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« Isotopes de l'azote » : différence entre les versions

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L''''[[azote]]''' ('''N''') possède 16 [[isotope]]s connus de [[nombre de masse]] variant de 10 à 25, ainsi qu'un [[isomérie nucléaire|isomère nucléaire]], <sup>11m</sup>N. Deux d'entre eux sont stables et présents dans la nature, l'[[azote 14]] ({{exp|14}}N) et l'[[azote 15]] ({{exp|15}}N), le premier représentant la quasi-totalité de l'azote présent (99,64 %). Ils sont très utilisés pour les [[études isotopiques]] notamment du cycle de l'azote<ref>Macko, S. A. (1982). Stable nitrogen isotope ratios as tracers of organic geochemical processes. Dissertation Abstracts International Part B: Science and Engineering[DISS. ABST. INT. PT. B- SCI. & ENG.]., 42(7), 1982 ([http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0016703786900682 résumé]).</ref> et des réseaux trophiques
L''''[[azote]]''' ('''N''') possède 16 [[isotope]]s connus de [[nombre de masse]] variant de 10 à 25, ainsi qu'un [[isomérie nucléaire|isomère nucléaire]], <sup>11m</sup>N. Deux d'entre eux sont stables et présents dans la nature, l'[[azote 14]] ({{exp|14}}N) et l'[[azote 15]] ({{exp|15}}N), le premier représentant la quasi-totalité de l'azote présent (99,64 %). Ils sont très utilisés pour les [[études isotopiques]] notamment du cycle de l'azote<ref>Macko, S. A. (1982). Stable nitrogen isotope ratios as tracers of organic geochemical processes. Dissertation Abstracts International Part B: Science and Engineering[DISS. ABST. INT. PT. B- SCI. & ENG.]., 42(7), 1982 ([http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0016703786900682 résumé]).</ref> et des réseaux trophiques.


On assigne à l'azote une masse atomique standard de 14,0067 [[unité de masse atomique unifiée|u]].
On assigne à l'azote une masse atomique standard de 14,0067 [[unité de masse atomique unifiée|u]].


Tous les radioisotopes ont une durée de vie courte, l'[[azote 13]] ({{exp|13}}N) ayant la demi-vie la plus longue, 9,965 minutes, tous les autres ayant une demi-vie inférieure à 7,15 secondes, et la plupart d'entre eux inférieure à {{Unité|625|ms}}.
Tous ses radioisotopes ont une durée de vie courte, l'[[azote 13]] ({{exp|13}}N) ayant la demi-vie la plus longue, 9,965 minutes, tous les autres ayant une demi-vie inférieure à 7,15 secondes, et la plupart d'entre eux inférieure à {{Unité|625|ms}}.


Les isotopes plus légers que les isotopes stables se désintègrent en général en [[isotopes du carbone]], par [[émission de proton]] ou [[émission de positron]] (β<sup>+</sup>) et les plus lourds par désintégration β<sup>-</sup> en [[isotopes de l'oxygène]].
Les isotopes plus légers que les isotopes stables se désintègrent en général en [[isotopes du carbone]], par [[émission de proton]] ou [[émission de positron]] (β<sup>+</sup>) et les plus lourds par désintégration β<sup>−</sup> en [[isotopes de l'oxygène]].

== Azote naturel ==
L'azote naturel est constitué des deux isotopes stables <sup>14</sup>N et <sup>15</sup>N, ce dernier étant très minoritaire.

{| class="wikitable" style="text-align:center;"
!Isotope
!Abondance<br />(pourcentage molaire)
!Gamme de variation
|-
|<sup>14</sup>N
|99,636 (20) %
|99,579 – 99,654
|-
|<sup>15</sup>N
|0,364 (20) %
|0,346 – 0,421
|}


== Isotopes notables ==
== Isotopes notables ==
=== Azote 13===
=== Azote 9 ===
L'azote 9 ({{exp|9}}N), constitué de 7 protons et seulement 2 neutrons, est le [[nucléide]] connu le plus riche en protons (proportionnellement) : ''[[numéro atomique|Z]]''/''[[nombre de neutrons|N]]'' = 3,5. Le noyau est constitué d'un noyau d'[[hélium 4]] entouré de cinq protons dans des états non liés. Il est radioactif de très courte [[période radioactive|demi-vie]] et semble se désintégrer en hélium 4 par l'émission de ces cinq protons<ref>{{Article| langue=en| titre=Five Protons Spew Out of Extreme Nucleus| auteur1=Michael Schirber| périodique={{lien| trad=Physics (magazine)| Physics}}| volume=16| numéro article=186| date=27 octobre 2023| lire en ligne=https://physics.aps.org/articles/v16/186| accès url=libre| consulté le=2 juillet 2024}}.</ref>{{,}}<ref>{{Article| langue=en| titre=Strong Evidence for {{9}}N and the Limits of Existence of Atomic Nuclei| auteur1=R. J. Charity| auteur2=J. Wylie| auteur3=S. M. Wang| auteur4=T. B. Webb| auteur5=K. W. Brown| et al.=oui| périodique=[[Physical Review Letters]]| volume=131| numéro=17| numéro article=172501| date=27 octobre 2023| doi=10.1103/PhysRevLett.131.172501}}.</ref>.
{{article détaillé|Azote 13}}


=== Azote 13 ===
L''''azote 13''' ('''{{exp|13}}N''') est l'isotope de l'azote dont le noyau est constitué de 7 protons et de 6 neutrons. C'est un radioisotope, notamment issu de la dégradation de l'[[oxygène 13]], qui se désintègre en [[carbone 13]] par [[émission de positron]], et est pour cette raison utilisé en [[tomographie par émission de positron]].
{{article détaillé|Azote 13}}
L'azote 13 ({{exp|13}}N) est l'isotope de l'azote dont le noyau est constitué de 7 protons et de 6 neutrons. C'est un radioisotope, notamment issu de la transmutation radioactive de l'[[oxygène 13]], qui se transforme en [[carbone 13]] par [[émission de positon]], et est pour cette raison utilisé en [[tomographie par émission de positons|tomographie par émission de positron]].


=== Azote 14 ===
=== Azote 14 ===
L''''azote 14''' ('''{{exp|14}}N''') est l'isotope de l'azote dont le noyau est constitué de 7 protons et de 7 neutrons. C'est l'un des deux isotopes stables de l'[[azote]], et représente 99,636 % de l'azote présent sur Terre.
L'azote 14 ({{exp|14}}N) est l'isotope de l'azote dont le noyau est constitué de 7 protons et de 7 neutrons. C'est l'un des deux isotopes stables de l'[[azote]], et représente 99,636 % de l'azote présent sur Terre.


L'azote 14 est l'un des rares isotopes stables avec un nombre impair à la fois de protons et de neutrons. Chacun contribuant au [[spin|spin nucléaire]] pour plus ou moins 1/2, résultant pour un moment magnétique total de spin de 1.
L'azote 14 est l'un des rares isotopes stables avec un nombre impair à la fois de protons et de neutrons<ref group="n" name = "N14">En plus de l'azote 14, les quatre autres atomes stables ayant un nombre impair de protons et neutrons sont le [[deutérium]], le [[lithium 6]], le [[bore 10]] et le [[tantale 180m]].</ref>. Chacun contribuant au [[spin|spin nucléaire]] pour plus ou moins 1/2, résultant pour un moment magnétique total de spin de 1.


Comme tous les éléments plus lourds que le [[lithium]], on pense que la source originale de {{exp|14}}N (et de {{exp|15}}N) dans l'Univers est la [[nucléosynthèse stellaire]], où il est produit lors du [[Cycle carbone-azote-oxygène|cycle CNO]].
Comme tous les éléments plus lourds que le [[bore]], on pense que la source originale de {{exp|14}}N (et de {{exp|15}}N) dans l'Univers est la [[nucléosynthèse stellaire]], où il est produit lors du [[Cycle carbone-azote-oxygène|cycle CNO]].


L'azote 14 est la source du [[carbone 14]] naturel : certaines radiations cosmiques provoquent une [[réaction nucléaire]] avec le {{exp|14}}N de la haute atmosphère, créant du {{exp|14}}C. Ce radioisotope se désintègre ensuite de nouveau en azote 14 avec une demi-vie d'environ 5730 ans.
L'azote 14 est la source du [[carbone 14]] naturel : certaines radiations cosmiques provoquent une [[réaction nucléaire]] avec le {{exp|14}}N de la haute atmosphère, créant du {{exp|14}}C. Ce radioisotope se désintègre ensuite de nouveau en azote 14 avec une demi-vie d'environ 5730 ans.


=== Azote 15 ===
=== Azote 15 ===
L'azote 15 ({{exp|15}}N) est l'isotope de l'azote dont le noyau est constitué de 7 protons et de 8 neutrons. C'est le second des deux isotopes stables de l'[[azote]], et représente 0,364 % de l'azote présent sur Terre. Il est impliqué dans le [[cycle carbone-azote-oxygène|cycle CNO]] qui est le processus fournissant la plupart de l'énergie des étoiles plus massives que le Soleil.


Cet isotope est souvent utilisé en recherche [[agriculture|agricole]] et [[médecine|médicale]], par exemple dans l'[[Expérience de Meselson et Stahl|expérience de Meselson-Stahl]], pour établir la nature de la [[réplication de l'ADN]]<ref>{{article |langue=en| auteur = Meselson M., Stahl F.W. | année = 1958 | titre = The replication of DNA in E. coli | journal = Proc. Natl. Acad. Sci. USA | volume = 44 | pages = 671–682 | pmc=528642|doi=10.1073/pnas.44.7.671 | pmid=16590258|bibcode = 1958PNAS...44..671M }}</ref>. Une extension de cette recherche a résulté en le développement de méthode de sonde à isotope stable à base d'ADN qui permet d'observer les liens entre les fonctions métaboliques et l'identité taxonomique des micro-organismes de l'environnement, sans avoir à isoler la culture<ref>{{article |langue=en| auteur = Radajewski S., McDonald I.R., Murrell J.C. | année = 2003 | titre = Stable-isotope probing of nucleic acids: a window to the function of uncultured microorganisms | journal = Curr. Opin. Biotechnol | volume = 14 | pages = 296–302 }}</ref>{{,}}<ref>Cupples, A.M., E.A. Shaffer, J.C. Chee-Sanford, and G.K. Sims. 2007. DNA buoyant density shifts during 15N DNA stable isotope probing. Microbiological Res. 162:328-334.</ref>. L'azote 15 est largement utilisé pour tracer les minéraux composés d'azote (en particulier les [[produit fertilisant|fertilisants]]), et lorsqu'il est utilisé en combinaison avec d'autres traceurs isotopiques, il est un très important traceur pour décrire l'évolution des polluants organo-nitrés<ref>Marsh, K. L., G. K. Sims, and R. L. Mulvaney. 2005. Availability of urea to autotrophic ammonia-oxidizing bacteria as related to the fate of 14C- and 15N-labeled urea added to soil. Biol. Fert. Soil. 42:137-145.</ref>{{,}}<ref>Bichat, F., G.K. Sims, and R.L. Mulvaney. 1999. Microbial utilization of heterocyclic nitrogen from atrazine. ''Soil Sci. Soc. Am. J.'' 63:100-110.</ref>.
L''''azote 15''' ('''{{exp|15}}N''') est l'isotope de l'azote dont le noyau est constitué de 7 protons et de 8 neutrons. C'est le second des deux isotopes stables de l'[[azote]], et représente 0,364 % de l'azote présent sur Terre.


L'azote 15 est fréquemment utilisé en [[spectroscopie RMN]], car contrairement à l'abondant azote 14 qui a un spin entier et donc un moment quadripolaire, {{exp|15}}N a un spin de 1/2<sup>−</sup>, ce qui offre des avantages en RMN, comme une épaisseur de ligne plus fine. Les [[protéine]]s peuvent être marquées isotopiquement en les cultivant sur un milieu contenant {{exp|15}}N comme seule source en azote. L'azote 15 peut aussi être utilisé pour marquer les protéines en [[protéomique]] quantitative ({{Lien|langue=en|trad=Stable isotope labeling by amino acids in cell culture|fr=SILAC}}).
Cet isotope est souvent utilisé en recherche [[agriculture|agricole]] et [[médecine|médicale]], par exemple dans l'[[expérience de Meselson-Stahl]], pour établir la nature de la [[réplication de l'ADN]]<ref>{{article |langue=en| auteur = Meselson M., Stahl F.W. | année = 1958 | titre = The replication of DNA in E. coli | url = | journal = Proc. Natl. Acad. Sci. USA | volume = 44 | numéro = | pages = 671–682 | pmc=528642|doi=10.1073/pnas.44.7.671 | pmid=16590258|bibcode = 1958PNAS...44..671M }}</ref>. Une extension de cette recherche a résulté en le développement de méthode de sonde à isotope stable à base d'ADN qui permet d'observer les liens entre les fonctions métaboliques et l'identité taxonomique des micro-organismes de l'environnement, sans avoir à isoler la culture<ref>{{article |langue=en| auteur = Radajewski S., McDonald I.R., Murrell J.C. | année = 2003 | titre = Stable-isotope probing of nucleic acids: a window to the function of uncultured microorganisms | url = | journal = Curr. Opin. Biotechnol | volume = 14 | numéro = | pages = 296–302 }}</ref>{{,}}<ref>Cupples, A.M., E.A. Shaffer, J.C. Chee-Sanford, and G.K. Sims. 2007. DNA buoyant density shifts during 15N DNA stable isotope probing. Microbiological Res. 162:328-334.</ref>. L'azote 15 est largement utilisé pour tracer les minéraux composés d'azote (en particulier les [[fertilisant]]s), et; lorsqu'il est utilisé en combinaison avec d'autres traceurs isotopiques, il est un très important traceur pour décrire l'évolution des polluants organo-nitrés<ref>Marsh, K. L., G. K. Sims, and R. L. Mulvaney. 2005. Availability of urea to autotrophic ammonia-oxidizing bacteria as related to the fate of 14C- and 15N-labeled urea added to soil. Biol. Fert. Soil. 42:137-145.</ref>{{,}}<ref>Bichat, F., G.K. Sims, and R.L. Mulvaney. 1999. Microbial utilization of heterocyclic nitrogen from atrazine. Soil Sci. Soc. Am. J. 63:100-110.</ref>.


Aussi, le ratio {{exp|15}}N/{{exp|14}}N dans un organisme peut donner des indices sur son régime, un déplacement vers le haut dans la [[réseau trophique|chaîne alimentaire]] tendant à concentrer l'isotope {{exp|15}}N, de 3 à 4 ‰ à chaque étape dans la chaîne alimentaire.
L'azote 15 est fréquemment utilisé en [[spectroscopie RMN]], car contrairement à l'abondant azote 14 qui a un spin entier et donc un moment quadripolaire, {{exp|15}}N a un spin de 1/2<sup>-</sup>, ce qui offre des avantages en RMN, comme une épaisseur de ligne plus fine. Les [[protéine]]s peuvent être marquées isotopiquement en les cultivant sur un milieu contenant {{exp|15}}N comme seule source en azote. L'azote 15 peut aussi être utilisé pour marquer les protéines en [[protéomique]] quantitative ({{lien|trad=Stable isotope labeling by amino acids in cell culture|SILAC}}).


L'azote 15 peut être produit à partir de deux sources, l'[[émission de positon]] à partir de l'[[oxygène 15]]<ref>''CRC HANDBOOK of CHEMISTRY and PHYSICS'', {{64e|édition}}, 1983-1984; page B-234</ref> et par [[Radioactivité β|désintégration β<sup>−</sup>]] du [[carbone 15]].
Aussi, le ratio {{exp|15}}N/{{exp|14}}N dans un organisme peut donner des indices sur son régime, un déplacement vers le haut dans la [[chaîne alimentaire]] tendant à concentrer l'isotope {{exp|15}}N, de 3 à 4 ‰ à chaque étape dans la chaîne alimentaire.

L'azote 15 peut être produit à partir de deux sources, l'[[émission de positron]] à partir de l'[[oxygène 15]]<ref>CRC HANDBOOK of CHEMISTRY and PHYSICS, 64 th EDITION, 1983-1984; page B-234</ref> et par [[désintégration β-|désintégration β<sup>-</sup>]] du [[carbone 15]].


=== Azote 16 ===
=== Azote 16 ===
L'azote 16 ({{exp|16}}N) est un isotope instable de l'azote, dont le noyau est constitué de 7 protons et de 9 neutrons. Sa période est de {{unité|7,13 s}}. Il se désintègre en [[oxygène 16]] en émettant un électron et un rayon gamma spécialement énergétique ({{unité|10,419 MeV}}). Il est notamment formé dans le cœur des réacteurs à eau par activation de l'oxygène de l'eau par le [[flux neutronique]] rapide. Le [[rayon gamma|rayonnement gamma]] de l'azote 16 est la principale source de rayonnement au voisinage du circuit primaire des [[Réacteur à eau légère|réacteurs à eau]]. Du fait de la période très courte de son émetteur, ce rayonnement disparait dans les tout premiers instants suivants l'arrêt du réacteur.


== Table des isotopes ==
L''''azote 16''' ('''{{exp|16}}N''') est l'isotope instable de l'azote dont le noyau est constitué de 7 protons et de 9 neutrons. Sa période est de 7,13 s. Il se désintègre en [[oxygène 16]] en émettant un électron et un rayon gamma spécialement énergétique (10,419 [[MeV]]). Il est notamment formé dans le cœur des réacteurs à eau par activation de l'oxygène de l'eau par le [[flux neutronique]] rapide. Le [[rayonnement gamma]] de l'azote 16 est la principale source de rayonnement au voisinage du circuit primaire des [[Réacteur à eau légère|réacteurs à eau]]. Du fait de la période très courte de son émetteur, ce rayonnement disparait dans les tous premiers instants suivants l'arrêt du réacteur.


{| class="wikitable" style="font-size:95%; white-space:nowrap; text-align:center"
== Table des isotopes ==
{| class="wikitable" style="font-size:95%; white-space:nowrap"
! rowspan="2" |Symbole<br />de l'isotope
! rowspan="2" |Symbole<br />de l'isotope
! Z ([[proton|p]])
! Z ([[proton|p]])
! N ([[neutron|n]])
! N ([[neutron|n]])
! masse isotopique (u)
! masse isotopique (u)
! rowspan="2" | demi-vie
! rowspan="2" | Demi-vie
! rowspan="2" | mode(s) de<br />désintégration<ref>http://www.nucleonica.net/unc.aspx</ref>
! rowspan="2" | Mode(s) de<br />désintégration<ref>{{en}}[http://www.nucleonica.net/unc.aspx Universal Nuclide Chart]</ref>
! rowspan="2" | isotope(s)-fils<ref group="n">Isotopes stables en gras</ref>
! rowspan="2" | Isotope(s)
fils<ref group="n">Isotopes stables en gras.</ref>
! rowspan="2" | spin nucléaire
! rowspan="2" | Spin
nucléaire
! rowspan="2" | composition isotopique<br />représentative<br />(fraction molaire)
! rowspan="2" | gamme de<br />variations naturelles<br />(fraction molaire)
|-
|-
! colspan="3" | énergie d'excitation
! colspan="3" | Énergie d'excitation
|-
|-
| {{9}}N || 7 || 2 || || || 5p || '''{{4}}He''' ||
| {{exp|10}}N
|-
| style="text-align:right" | 7
| <sup>10</sup>N
| style="text-align:right" | 3
| 7
| 3
| 10,04165(43)
| 10,04165(43)
| 200(140){{E|−24}} s<br/>[2,3(16) MeV]
| 200(140)×10<sup>−24</sup> s<br/>[2,3(16) MeV]
| [[Émission de proton|p]]
| [[Émission de proton|p]]
| {{exp|9}}C
| <sup>9</sup>C
| (2−)
| (2−)
|
|
|-
|-
| {{exp|11}}N
| <sup>11</sup>N
| style="text-align:right" | 7
| rowspan="2" | 7
| style="text-align:right" | 4
| rowspan="2" | 4
| 11,02609(5)
| 11,02609(5)
| 590(210){{E|−24}} s<br/>[1,58(+75−52) MeV]
| 590(210)×10<sup>−24</sup> s<br/>[1,58(+75−52) MeV]
| p
| p
| {{exp|10}}C
| <sup>10</sup>C
| 1/2+
| 1/2+
|
|
|-
|-
| style="text-indent:1em" | <sup>11m</sup>N
| <sup>11m</sup>N
| colspan="3" style="text-indent:2em" | 740(60) keV
| 740(60) keV
| 6,90(80){{E|−22}} s
| 6,90(80)×10<sup>−22</sup> s
|
|
|
|
| 1/2−
| 1/2−
|
|
|-
|-
| rowspan=2|{{exp|12}}N
| rowspan=2|<sup>12</sup>N
| rowspan=2 style="text-align:right" | 7
| rowspan=2 | 7
| rowspan=2 style="text-align:right" | 5
| rowspan=2 | 5
| rowspan=2|12,0186132(11)
| rowspan=2|12,0186132(11)
| rowspan=2|11,000(16) ms
| rowspan=2|11,000(16) ms
| [[Désintégration β+|β<sup>+</sup>]] (96,5 %)
| [[émission de positron|β<sup>+</sup>]] (96,5 %)
| '''[[Carbone|{{exp|12}}C]]'''
| '''[[Carbone|<sup>12</sup>C]]'''
| rowspan=2|1+
| rowspan=2|1+
| rowspan=2|
| rowspan=2|
|-
|-
| β<sup>+</sup>, [[désintégration α|α]] (3,5 %)
| β<sup>+</sup>, [[Radioactivité α|α]] (3,5 %)
| {{exp|8}}Be<ref group="n">Se désintègre immédiatement en deux particules α, pour une réaction nette : {{exp|12}}N → 3'''{{exp|4}}He''' + e<sup>+</sup></ref>
| <sup>8</sup>Be<ref group="n">Se désintègre immédiatement en deux particules α, pour une réaction nette : <sup>12</sup>N → 3 '''<sup>4</sup>He''' + e<sup>+</sup></ref>
|-
|-
| [[Azote 13|{{exp|13}}N]]<ref group="n">Utilisé en [[tomographie par émission de positrons]]</ref>
| [[Azote 13|<sup>13</sup>N]]<ref group="n">Utilisé en [[tomographie par émission de positrons]].</ref>
| 7
| style="text-align:right" | 7
| 6
| style="text-align:right" | 6
| 13,00573861(29)
| 13,00573861(29)
| 9,965(4) min
| 9,965(4) min
| β<sup>+</sup>
| β<sup>+</sup>
| '''[[Carbone 13|{{exp|13}}C]]'''
| '''[[Carbone 13|<sup>13</sup>C]]'''
| 1/2−
| 1/2−
|
|
|-
|-
| <sup>14</sup>N<ref group="n" name = "N14"/>
| {{exp|14}}N
| 7
| style="text-align:right" | 7
| 7
| style="text-align:right" | 7
| 14,0030740048(6)
| 14,0030740048(6)
| colspan=3 align=center|'''Stable'''
| colspan=3 |'''Stable'''
| 1+
| 1+
| 0,99636(20)
| 0,99579–0,99654
|-
|-
| {{exp|15}}N
| <sup>15</sup>N
| 7
| style="text-align:right" | 7
| 8
| style="text-align:right" | 8
| 15,0001088982(7)
| 15,0001088982(7)
| colspan=3 align=center|'''Stable'''
| colspan=3 |'''Stable'''
| 1/2−
| 1/2−
| 0,00364(20)
| 0,00346–0,00421
|-
|-
| rowspan=2|{{exp|16}}N
| rowspan=2|<sup>16</sup>N
| rowspan=2 style="text-align:right" | 7
| rowspan=2 | 7
| rowspan=2 style="text-align:right" | 9
| rowspan=2 | 9
| rowspan=2|16,0061017(28)
| rowspan=2|16,0061017(28)
| rowspan=2|7,13(2) s
| rowspan=2|7,13(2) s
| β<sup>−</sup> (99,99 %)
| β<sup>−</sup> (99,99 %)
| '''[[Oxygène|{{exp|16}}O]]'''
| '''[[Oxygène|<sup>16</sup>O]]'''
| rowspan=2|2−
| rowspan=2|2−
| rowspan=2|
| rowspan=2|
|-
|-
| β<sup>−</sup>, α (0,001 %)
| β<sup>−</sup>, α (0,001 %)
| '''{{exp|12}}C'''
| '''<sup>12</sup>C'''
|-
|-
| rowspan=3|{{exp|17}}N
| rowspan=3|<sup>17</sup>N
| rowspan=3 style="text-align:right" | 7
| rowspan=3 | 7
| rowspan=3 style="text-align:right" | 10
| rowspan=3 | 10
| rowspan=3|17,008450(16)
| rowspan=3|17,008450(16)
| rowspan=3|4,173(4) s
| rowspan=3|4,173(4) s
| β<sup>−</sup>, n (95,0 %)
| β<sup>−</sup>, n (95,0 %)
| '''{{exp|16}}O'''
| '''<sup>16</sup>O'''
| rowspan=3|1/2−
| rowspan=3|1/2−
| rowspan=3|
| rowspan=3|
|-
|-
| β<sup>−</sup> (4,99 %)
| β<sup>−</sup> (4,99 %)
| '''{{exp|17}}O'''
| '''<sup>17</sup>O'''
|-
|-
| β<sup>−</sup>, α (0,0025 %)
| β<sup>−</sup>, α (0,0025 %)
| '''{{exp|13}}C'''
| '''<sup>13</sup>C'''
|-
|-
| rowspan=3|{{exp|18}}N
| rowspan=3|<sup>18</sup>N
| rowspan=3 style="text-align:right" | 7
| rowspan=3 | 7
| rowspan=3 style="text-align:right" | 11
| rowspan=3 | 11
| rowspan=3|18,014079(20)
| rowspan=3|18,014079(20)
| rowspan=3|622(9) ms
| rowspan=3|622(9) ms
| β<sup>−</sup> (76,9 %)
| β<sup>−</sup> (76,9 %)
| '''{{exp|18}}O'''
| '''<sup>18</sup>O'''
| rowspan=3|1−
| rowspan=3|1−
| rowspan=3|
| rowspan=3|
|-
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| β<sup>−</sup>, n (56,99 %)
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=== Notes ===
=== Remarques ===
* La précision de l'abondance isotopique et de la masse atomique est limitée par des variations. Les échelles de variations données sont normalement valables pour tout matériel terrestre normal.
* La précision de l'abondance isotopique et de la masse atomique est limitée par des variations. Les échelles de variations données sont normalement valables pour tout matériel terrestre normal.
* Les valeurs marquées # ne sont pas purement dérivées des données expérimentales, mais aussi au moins en partie à partir des tendances systématiques. Les spins avec des arguments d'affectation faibles sont entre parenthèses.
* Les valeurs marquées # ne sont pas purement dérivées des données expérimentales, mais aussi au moins en partie à partir des tendances systématiques. Les spins dont la détermination est incertaine sont entre parenthèses.
* Les incertitudes sont données de façon concise entre parenthèses après la décimale correspondante. Les valeurs d'incertitude dénotent un écart-type, à l'exception de la composition isotopique et de la masse atomique standard de l'IUPAC qui utilisent des incertitudes élargies
* Les incertitudes sont données de façon concise entre parenthèses après la décimale correspondante. Les valeurs d'incertitude dénotent un écart-type, à l'exception de la composition isotopique et de la masse atomique standard de l'IUPAC qui utilisent des incertitudes élargies.


== Notes et références ==
== Notes et références ==
{{Traduction/Référence|en|Isotopes of nitrogen|521243008}}
{{Références|colonnes=1}}
{{Références|colonnes=1}}


* Masse des isotopes depuis :
* Masse des isotopes depuis :
**{{article |langue=en|auteur=G. Audi, A. H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon |année=2003 |titre=The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties |url=http://www.nndc.bnl.gov/amdc/nubase/Nubase2003.pdf |journal=[[Nuclear Physics A]] |volume=729 |numéro= |pages=3–128 |doi=10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001 |bibcode=2003NuPhA.729....3A}}
** {{article |langue=en |auteur=G. Audi, A. H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon |année=2003 |titre=The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties |url=http://www.nndc.bnl.gov/amdc/nubase/Nubase2003.pdf |journal=[[Nuclear Physics A]] |volume=729 |pages=3–128 |doi=10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001 |bibcode=2003NuPhA.729....3A |archiveurl=https://web.archive.org/web/20080923135135/http://www.nndc.bnl.gov/amdc/nubase/Nubase2003.pdf |archivedate=23 septembre 2008 }}
* Compositions isotopiques et masses atomiques standards :
* Compositions isotopiques et masses atomiques standards :
**{{article |langue=en|auteur=J. R. de Laeter, J. K. Böhlke, P. De Bièvre, H. Hidaka, H. S. Peiser, K. J. R. Rosman and P. D. P. Taylor |année=2003 |titre=Atomic weights of the elements. Review 2000 (IUPAC Technical Report) |url=http://www.iupac.org/publications/pac/75/6/0683/pdf/ |journal=[[Pure and Applied Chemistry]] |volume=75 |numéro=6 |pages=683–800 |doi=10.1351/pac200375060683}}
** {{article |langue=en|auteur=J. R. de Laeter, J. K. Böhlke, P. De Bièvre, H. Hidaka, H. S. Peiser, K. J. R. Rosman and P. D. P. Taylor |année=2003 |titre=Atomic weights of the elements. Review 2000 (IUPAC Technical Report) |url=http://www.iupac.org/publications/pac/75/6/0683/pdf/ |journal=[[Pure and Applied Chemistry]] |volume=75 |numéro=6 |pages=683–800 |doi=10.1351/pac200375060683}}
**{{article |langue=en|auteur=M. E. Wieser |année=2006 |titre=Atomic weights of the elements 2005 (IUPAC Technical Report) |url=http://iupac.org/publications/pac/78/11/2051/pdf/ |journal=[[Pure and Applied Chemistry]] |volume=78 |numéro=11 |pages=2051–2066 |doi=10.1351/pac200678112051 |laysummary=http://old.iupac.org/news/archives/2005/atomic-weights_revised05.html}}
** {{article |langue=en|auteur=M. E. Wieser |année=2006 |titre=Atomic weights of the elements 2005 (IUPAC Technical Report) |url=http://iupac.org/publications/pac/78/11/2051/pdf/ |journal=[[Pure and Applied Chemistry]] |volume=78 |numéro=11 |pages=2051–2066 |doi=10.1351/pac200678112051 |résumé=http://old.iupac.org/news/archives/2005/atomic-weights_revised05.html}}
* Demi-vie, spin et données sur les isomères sélectionnés depuis les sources suivantes :
* Demi-vie, spin et données sur les isomères sélectionnés depuis les sources suivantes :
**{{article |langue=en|auteur=G. Audi, A. H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon |année=2003 |titre=The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties |url=http://www.nndc.bnl.gov/amdc/nubase/Nubase2003.pdf |journal=[[Nuclear Physics A]] |volume=729 |numéro= |pages=3–128 |doi=10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001 |bibcode=2003NuPhA.729....3A}}
** {{article |langue=en |auteur=G. Audi, A. H. Wapstra, C. Thibault, J. Blachot and O. Bersillon |année=2003 |titre=The NUBASE evaluation of nuclear and decay properties |url=http://www.nndc.bnl.gov/amdc/nubase/Nubase2003.pdf |journal=[[Nuclear Physics A]] |volume=729 |pages=3–128 |doi=10.1016/j.nuclphysa.2003.11.001 |bibcode=2003NuPhA.729....3A |archiveurl=https://web.archive.org/web/20080923135135/http://www.nndc.bnl.gov/amdc/nubase/Nubase2003.pdf |archivedate=23 septembre 2008 }}
**{{lien web |langue=en|auteur=[[National Nuclear Data Center]] |année= |titre=NuDat 2.1 database |url=http://www.nndc.bnl.gov/nudat2/ |éditeur=[[Brookhaven National Laboratory]] |consulté le=September 2005}}
** {{lien web |langue=en|auteur=[[National Nuclear Data Center]] |titre=NuDat 2.1 database |url=http://www.nndc.bnl.gov/nudat2/ |éditeur=[[Laboratoire national de Brookhaven|Brookhaven National Laboratory]] |consulté le=September 2005}}
**{{ouvrage |langue=en|auteur=N. E. Holden |année=2004 |editor=D. R. Lide |chapter=Table of the Isotopes |titre=[[CRC Handbook of Chemistry and Physics]] |page=Section 11 |nopp=yes |edition=85th |éditeur=[[CRC Press]] |isbn=978-0849304859}}
** {{Ouvrage |langue=en |auteur1=N. E. Holden |auteur2=D. R. Lide |directeur2=oui |titre=[[CRC Handbook of Chemistry and Physics]] |éditeur=[[CRC Press]] |année=2004 |numéro d'édition=85 |pages totales=2712 |passage=Section 11 |isbn=978-0-8493-0485-9 |lire en ligne=https://books.google.com/books?id=WDll8hA006AC&printsec=frontcover |titre chapitre=Table of the Isotopes}}

{{Traduction/Référence|en|Isotopes of nitrogen|521243008}}


=== Articles connexes ===
=== Articles connexes ===
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* Cabana, G., & Rasmussen, J. B. (1994). ''[http://people.uleth.ca/~joseph.rasmussen/pdfs/CabanaRasmussen1994.pdf Modelling food chain structure and contaminant bioaccumulation using stable nitrogen isotopes]''. Nature, 372(6503), 255-257.
* Cabana, G., & Rasmussen, J. B. (1994). ''[http://people.uleth.ca/~joseph.rasmussen/pdfs/CabanaRasmussen1994.pdf Modelling food chain structure and contaminant bioaccumulation using stable nitrogen isotopes]''. Nature, 372(6503), 255-257.
* Hansson, S., Hobbie, J. E., Elmgren, R., Larsson, U., Fry, B., & Johansson, S. (1997). ''[ The stable nitrogen isotope ratio as a marker of food-web interactions and fish migration]''. Ecology, 78(7), 2249-2257 ([http://www.esajournals.org/doi/abs/10.1890/0012-9658(1997)078%5B2249:TSNIRA%5D2.0.CO%3B2 résumé]).
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* Nadelhoffer, K. J., & Fry, B. (1994). ''Nitrogen isotope studies in forest ecosystems'' ; Stable isotopes in ecology and environmental science. Blackwell, Oxford, 316.
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* Schoeninger, M. J., DeNiro, M. J., & Tauber, H. (1983). [http://www.anthro.ucsd.edu/faculty-staff/profiles/files/Tauber%20etal.1983.pdf ''Stable nitrogen isotope ratios of bone collagen reflect marine and terrestrial components of prehistoric human diet]''. Science, 220(4604), 1381-1383.
* Schoeninger, M. J., DeNiro, M. J., & Tauber, H. (1983). [http://www.anthro.ucsd.edu/faculty-staff/profiles/files/Tauber%20etal.1983.pdf ''Stable nitrogen isotope ratios of bone collagen reflect marine and terrestrial components of prehistoric human diet'']. Science, 220(4604), 1381-1383.
* Schoeninger, M. J., & DeNiro, M. J. (1984). ''Nitrogen and carbon isotopic composition of bone collagen from marine and terrestrial animals''. Geochimica et Cosmochimica Acta, 48(4), 625-639 (http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0016703784900917 résumé]).
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* Vander Zanden, M. J., Cabana, G., & Rasmussen, J. B. (1997). ''[http://www.jakevzlab.net/uploads/2/4/8/2/24829830/1997_cjfas_vzetal.pdf Comparing trophic position of freshwater fish calculated using stable nitrogen isotope ratios (δ15N) and literature dietary data]''. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences, 54(5), 1142-1158.
* Vander Zanden, M. J., Cabana, G., & Rasmussen, J. B. (1997). ''[http://www.jakevzlab.net/uploads/2/4/8/2/24829830/1997_cjfas_vzetal.pdf Comparing trophic position of freshwater fish calculated using stable nitrogen isotope ratios (δ15N) and literature dietary data]''. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences, 54(5), 1142-1158.


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Dernière version du 2 juillet 2024 à 15:49

L'azote (N) possède 16 isotopes connus de nombre de masse variant de 10 à 25, ainsi qu'un isomère nucléaire, 11mN. Deux d'entre eux sont stables et présents dans la nature, l'azote 14 (14N) et l'azote 15 (15N), le premier représentant la quasi-totalité de l'azote présent (99,64 %). Ils sont très utilisés pour les études isotopiques notamment du cycle de l'azote[1] et des réseaux trophiques.

On assigne à l'azote une masse atomique standard de 14,0067 u.

Tous ses radioisotopes ont une durée de vie courte, l'azote 13 (13N) ayant la demi-vie la plus longue, 9,965 minutes, tous les autres ayant une demi-vie inférieure à 7,15 secondes, et la plupart d'entre eux inférieure à 625 ms.

Les isotopes plus légers que les isotopes stables se désintègrent en général en isotopes du carbone, par émission de proton ou émission de positron (β+) et les plus lourds par désintégration β− en isotopes de l'oxygène.

Azote naturel[modifier | modifier le code]

L'azote naturel est constitué des deux isotopes stables 14N et 15N, ce dernier étant très minoritaire.

Isotope Abondance
(pourcentage molaire) 		Gamme de variation
14N 99,636 (20) % 99,579 – 99,654
15N 0,364 (20) % 0,346 – 0,421

Isotopes notables[modifier | modifier le code]

Azote 9[modifier | modifier le code]

L'azote 9 (9N), constitué de 7 protons et seulement 2 neutrons, est le nucléide connu le plus riche en protons (proportionnellement) : Z/N = 3,5. Le noyau est constitué d'un noyau d'hélium 4 entouré de cinq protons dans des états non liés. Il est radioactif de très courte demi-vie et semble se désintégrer en hélium 4 par l'émission de ces cinq protons[2],[3].

Azote 13[modifier | modifier le code]

Article détaillé : Azote 13.

L'azote 13 (13N) est l'isotope de l'azote dont le noyau est constitué de 7 protons et de 6 neutrons. C'est un radioisotope, notamment issu de la transmutation radioactive de l'oxygène 13, qui se transforme en carbone 13 par émission de positon, et est pour cette raison utilisé en tomographie par émission de positron.

Azote 14[modifier | modifier le code]

L'azote 14 (14N) est l'isotope de l'azote dont le noyau est constitué de 7 protons et de 7 neutrons. C'est l'un des deux isotopes stables de l'azote, et représente 99,636 % de l'azote présent sur Terre.

L'azote 14 est l'un des rares isotopes stables avec un nombre impair à la fois de protons et de neutrons[n 1]. Chacun contribuant au spin nucléaire pour plus ou moins 1/2, résultant pour un moment magnétique total de spin de 1.

Comme tous les éléments plus lourds que le bore, on pense que la source originale de 14N (et de 15N) dans l'Univers est la nucléosynthèse stellaire, où il est produit lors du cycle CNO.

L'azote 14 est la source du carbone 14 naturel : certaines radiations cosmiques provoquent une réaction nucléaire avec le 14N de la haute atmosphère, créant du 14C. Ce radioisotope se désintègre ensuite de nouveau en azote 14 avec une demi-vie d'environ 5730 ans.

Azote 15[modifier | modifier le code]

L'azote 15 (15N) est l'isotope de l'azote dont le noyau est constitué de 7 protons et de 8 neutrons. C'est le second des deux isotopes stables de l'azote, et représente 0,364 % de l'azote présent sur Terre. Il est impliqué dans le cycle CNO qui est le processus fournissant la plupart de l'énergie des étoiles plus massives que le Soleil.

Cet isotope est souvent utilisé en recherche agricole et médicale, par exemple dans l'expérience de Meselson-Stahl, pour établir la nature de la réplication de l'ADN[4]. Une extension de cette recherche a résulté en le développement de méthode de sonde à isotope stable à base d'ADN qui permet d'observer les liens entre les fonctions métaboliques et l'identité taxonomique des micro-organismes de l'environnement, sans avoir à isoler la culture[5],[6]. L'azote 15 est largement utilisé pour tracer les minéraux composés d'azote (en particulier les fertilisants), et lorsqu'il est utilisé en combinaison avec d'autres traceurs isotopiques, il est un très important traceur pour décrire l'évolution des polluants organo-nitrés[7],[8].

L'azote 15 est fréquemment utilisé en spectroscopie RMN, car contrairement à l'abondant azote 14 qui a un spin entier et donc un moment quadripolaire, 15N a un spin de 1/2−, ce qui offre des avantages en RMN, comme une épaisseur de ligne plus fine. Les protéines peuvent être marquées isotopiquement en les cultivant sur un milieu contenant 15N comme seule source en azote. L'azote 15 peut aussi être utilisé pour marquer les protéines en protéomique quantitative (SILAC (en)).

Aussi, le ratio 15N/14N dans un organisme peut donner des indices sur son régime, un déplacement vers le haut dans la chaîne alimentaire tendant à concentrer l'isotope 15N, de 3 à 4 ‰ à chaque étape dans la chaîne alimentaire.

L'azote 15 peut être produit à partir de deux sources, l'émission de positon à partir de l'oxygène 15[9] et par désintégration β− du carbone 15.

Azote 16[modifier | modifier le code]

L'azote 16 (16N) est un isotope instable de l'azote, dont le noyau est constitué de 7 protons et de 9 neutrons. Sa période est de 7,13 s. Il se désintègre en oxygène 16 en émettant un électron et un rayon gamma spécialement énergétique (10,419 MeV). Il est notamment formé dans le cœur des réacteurs à eau par activation de l'oxygène de l'eau par le flux neutronique rapide. Le rayonnement gamma de l'azote 16 est la principale source de rayonnement au voisinage du circuit primaire des réacteurs à eau. Du fait de la période très courte de son émetteur, ce rayonnement disparait dans les tout premiers instants suivants l'arrêt du réacteur.

Table des isotopes[modifier | modifier le code]

Symbole
de l'isotope 		Z (p) N (n) masse isotopique (u) Demi-vie Mode(s) de
désintégration[10] 		Isotope(s)

fils[n 2]

Spin

nucléaire

Énergie d'excitation
9N 7 2 5p 4He
10N 7 3 10,04165(43) 200(140)×10−24 s
[2,3(16) MeV] 		p 9C (2−)
11N 7 4 11,02609(5) 590(210)×10−24 s
[1,58(+75−52) MeV] 		p 10C 1/2+
11mN 740(60) keV 6,90(80)×10−22 s 1/2−
12N 7 5 12,0186132(11) 11,000(16) ms β+ (96,5 %) 12C 1+
β+, α (3,5 %) 8Be[n 3]
13N[n 4] 7 6 13,00573861(29) 9,965(4) min β+ 13C 1/2−
14N[n 1] 7 7 14,0030740048(6) Stable 1+
15N 7 8 15,0001088982(7) Stable 1/2−
16N 7 9 16,0061017(28) 7,13(2) s β− (99,99 %) 16O 2−
β−, α (0,001 %) 12C
17N 7 10 17,008450(16) 4,173(4) s β−, n (95,0 %) 16O 1/2−
β− (4,99 %) 17O
β−, α (0,0025 %) 13C
18N 7 11 18,014079(20) 622(9) ms β− (76,9 %) 18O 1−
β−, α (12,2 %) 14C
β−, n (10,9 %) 17O
19N 7 12 19,017029(18) 271(8) ms β−, n (54,6 %) 18O (1/2−)
β− (45,4 %) 19O
20N 7 13 20,02337(6) 130(7) ms β−, n (56,99 %) 19O
β− (43,00 %) 20O
21N 7 14 21,02711(10) 87(6) ms β−, n (80,0 %) 20O 1/2−#
β− (20,0 %) 21O
22N 7 15 22,03439(21) 13,9(14) ms β− (65,0 %) 22O
β−, n (35,0 %) 21O
23N 7 16 23,04122(32)# 14,5(24) ms
[14,1(+12−15) ms] 		β− 23O 1/2−#
24N 7 17 24,05104(43)# <52 ns n 23N
25N 7 18 25,06066(54)# <260 ns 1/2−#
  1. ↑ a et b En plus de l'azote 14, les quatre autres atomes stables ayant un nombre impair de protons et neutrons sont le deutérium, le lithium 6, le bore 10 et le tantale 180m.
  2. ↑ Isotopes stables en gras.
  3. ↑ Se désintègre immédiatement en deux particules α, pour une réaction nette : 12N → 3 4He + e+
  4. ↑ Utilisé en tomographie par émission de positrons.

Remarques[modifier | modifier le code]

  • La précision de l'abondance isotopique et de la masse atomique est limitée par des variations. Les échelles de variations données sont normalement valables pour tout matériel terrestre normal.
  • Les valeurs marquées # ne sont pas purement dérivées des données expérimentales, mais aussi au moins en partie à partir des tendances systématiques. Les spins dont la détermination est incertaine sont entre parenthèses.
  • Les incertitudes sont données de façon concise entre parenthèses après la décimale correspondante. Les valeurs d'incertitude dénotent un écart-type, à l'exception de la composition isotopique et de la masse atomique standard de l'IUPAC qui utilisent des incertitudes élargies.

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. ↑ Macko, S. A. (1982). Stable nitrogen isotope ratios as tracers of organic geochemical processes. Dissertation Abstracts International Part B: Science and Engineering[DISS. ABST. INT. PT. B- SCI. & ENG.]., 42(7), 1982 (résumé).
  2. ↑ (en) Michael Schirber, « Five Protons Spew Out of Extreme Nucleus », Physics (en), vol. 16,‎ , article no 186 (lire en ligne Accès libre, consulté le ).
  3. ↑ (en) R. J. Charity, J. Wylie, S. M. Wang, T. B. Webb, K. W. Brown et al., « Strong Evidence for 9N and the Limits of Existence of Atomic Nuclei », Physical Review Letters, vol. 131, no 17,‎ , article no 172501 (DOI 10.1103/PhysRevLett.131.172501).
  4. ↑ (en) Meselson M., Stahl F.W., « The replication of DNA in E. coli », Proc. Natl. Acad. Sci. USA, vol. 44,‎ , p. 671–682 (PMID 16590258, PMCID 528642, DOI 10.1073/pnas.44.7.671, Bibcode 1958PNAS...44..671M)
  5. ↑ (en) Radajewski S., McDonald I.R., Murrell J.C., « Stable-isotope probing of nucleic acids: a window to the function of uncultured microorganisms », Curr. Opin. Biotechnol, vol. 14,‎ , p. 296–302
  6. ↑ Cupples, A.M., E.A. Shaffer, J.C. Chee-Sanford, and G.K. Sims. 2007. DNA buoyant density shifts during 15N DNA stable isotope probing. Microbiological Res. 162:328-334.
  7. ↑ Marsh, K. L., G. K. Sims, and R. L. Mulvaney. 2005. Availability of urea to autotrophic ammonia-oxidizing bacteria as related to the fate of 14C- and 15N-labeled urea added to soil. Biol. Fert. Soil. 42:137-145.
  8. ↑ Bichat, F., G.K. Sims, and R.L. Mulvaney. 1999. Microbial utilization of heterocyclic nitrogen from atrazine. Soil Sci. Soc. Am. J. 63:100-110.
  9. ↑ CRC HANDBOOK of CHEMISTRY and PHYSICS, 64e édition, 1983-1984; page B-234
  10. ↑ (en)Universal Nuclide Chart


Articles connexes[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]


1  H                                                             He
2  Li Be   B C N O F Ne
3  Na Mg   Al Si P S Cl Ar
4  K Ca   Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr
5  Rb Sr   Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe
6  Cs Ba La Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg Tl Pb Bi Po At Rn
7  Fr Ra Ac Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Rf Db Sg Bh Hs Mt Ds Rg Cn Nh Fl Mc Lv Ts Og
Tableau périodique des isotopes
v · m
Formes allotropiques
État
Isotopes
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