Traceur isotopiqueLes traceurs isotopiques sont utilisés en chimie, en hydrochimie, en géologie isotopique et en biochimie afin de mieux comprendre certaines réactions chimiques, interactions ou la cinétique environnementale de certains éléments. Les processus biologiques, physiques et chimiques induisent en effet une répartition différentielle des isotopes légers et lourds, comportement appelé fractionnement isotopique. Le traçage isotopique utilise cette propriété des traceurs isotopiques.
NeigeLa neige () est une forme de précipitations atmosphériques constituée de particules de glace ramifiées, de structure et d'aspect très variables qui sont la plupart du temps cristallisées et agglomérées en flocons contenant de l'air. Mais cette glace peut aussi être sous forme de grains (neige en grains, neige roulée) ou mouillée. Lorsqu'il y a suffisamment de froid et d'humidité dans l'atmosphère, la neige se forme naturellement par condensation solide de la vapeur d'eau à saturation autour des noyaux de congélation.
Géochimie isotopiqueLa géologie isotopique est une branche de la géologie, apparentée à la géochimie, qui exploite l'étude des isotopes stables et radioactifs présents sur Terre pour en étudier la composition et les variations au cours des temps géologiques. À l'origine, la géologie isotopique a consisté à utiliser les connaissances concernant la radioactivité afin de dater des roches et des minéraux. Cette discipline, au carrefour de la géologie et de la physique nucléaire, s'est surtout illustrée par ses méthodes de datation absolue.
Fractionnement isotopiqueUn fractionnement isotopique est une différence de comportement entre différents isotopes d'un même élément chimique lors d'un processus physique ou chimique donné, si bien que le ou les rapports isotopiques varient au cours du processus. C'est notamment le cas lors d'un changement d'état inabouti, d'une réaction chimique partielle ou d'un écoulement à travers un milieu poreux : le produit de la transformation partielle a une composition isotopique légèrement différente de celle du matériau de départ.
Stable isotope ratioThe term stable isotope has a meaning similar to stable nuclide, but is preferably used when speaking of nuclides of a specific element. Hence, the plural form stable isotopes usually refers to isotopes of the same element. The relative abundance of such stable isotopes can be measured experimentally (isotope analysis), yielding an isotope ratio that can be used as a research tool. Theoretically, such stable isotopes could include the radiogenic daughter products of radioactive decay, used in radiometric dating.
Isotope analysisIsotope analysis is the identification of isotopic signature, abundance of certain stable isotopes of chemical elements within organic and inorganic compounds. Isotopic analysis can be used to understand the flow of energy through a food web, to reconstruct past environmental and climatic conditions, to investigate human and animal diets, for food authentification, and a variety of other physical, geological, palaeontological and chemical processes.
Vapeur d'eauvignette|Évolution des teneurs connues de quelques gaz de l'atmosphère terrestre (autrefois plus riche en vapeur d'eau, et plus acide (en raison de l'acide carbonique formé avec le ). Pour rendre ces variations plus visibles, l'échelle temporelle n'est pas linéaire. La vapeur d'eau est l'état gazeux de l'eau. C'est un gaz inodore et incolore. À l'opposé, dans le langage commun, le terme vapeur d'eau peut servir à désigner le brouillard créé par la condensation d'eau à l'état gazeux sous forme de microgouttelettes.
Reference materials for stable isotope analysisIsotopic reference materials are compounds (solids, liquids, gasses) with well-defined isotopic compositions and are the ultimate sources of accuracy in mass spectrometric measurements of isotope ratios. Isotopic references are used because mass spectrometers are highly fractionating. As a result, the isotopic ratio that the instrument measures can be very different from that in the sample's measurement. Moreover, the degree of instrument fractionation changes during measurement, often on a timescale shorter than the measurement's duration, and can depend on the characteristics of the sample itself.
Composition isotopiqueLa composition isotopique d'un échantillon indique les proportions des divers isotopes d'un élément chimique particulier (ou de plusieurs éléments) dans cet échantillon. Les noyaux de tous les atomes d'un même élément chimique comportent le même nombre de protons (ce nombre est aussi celui des électrons présents dans le cortège électronique qui enveloppe le noyau de l'atome neutre) mais peuvent comporter différents nombres de neutrons. Les atomes qui ne diffèrent que par le nombre de neutrons sont des isotopes d'un même élément chimique.
Kinetic fractionationKinetic fractionation is an isotopic fractionation process that separates stable isotopes from each other by their mass during unidirectional processes. Biological processes are generally unidirectional and are very good examples of "kinetic" isotope reactions. All organisms preferentially use lighter isotopic species, because "energy costs" are lower, resulting in a significant fractionation between the substrate (heavier) and the biologically mediated product (lighter).
Dépôt chimique en phase vapeurvignette|Schéma d'un CVD Le dépôt chimique en phase vapeur (ou CVD pour l'anglais chemical vapor deposition) est une méthode de dépôt sous vide de films minces, à partir de précurseurs gazeux. La CVD est un procédé utilisé pour produire des matériaux solides de haute performance, et de grande pureté. Ce procédé est souvent utilisé dans l'industrie du semi-conducteur pour produire des couches minces. Dans un procédé CVD typique, le substrat est exposé à un ou plusieurs précurseurs en phase gazeuse, qui réagissent et/ou se décomposent à la surface du substrat pour générer le dépôt désiré.
Equilibrium fractionationEquilibrium isotope fractionation is the partial separation of isotopes between two or more substances in chemical equilibrium. Equilibrium fractionation is strongest at low temperatures, and (along with kinetic isotope effects) forms the basis of the most widely used isotopic paleothermometers (or climate proxies): D/H and 18O/16O records from ice cores, and 18O/16O records from calcium carbonate. It is thus important for the construction of geologic temperature records.
Sublimation (physique)En physique, la sublimation est le changement d'état d'un corps de l'état solide à l'état gazeux, directement (sans passer par l'état liquide). Le procédé inverse se nomme déposition ou condensation solide ou encore sublimation inverse. Tout solide stable est susceptible d'être sublimé si on le chauffe à une pression inférieure à celle de son point triple. La sublimation nécessite de fournir une énergie au corps qui la subit et est donc une transition de phase endothermique.
Dépôt physique par phase vapeurvignette|Montage expérimental d’une évaporation par dépôt chimique vapeur Le dépôt physique en phase vapeur (ou PVD pour l'anglais physical vapor deposition) est un ensemble de méthodes de dépôt sous vide de films minces : Évaporation directe : Évaporation sous vide (ou évaporation) Évaporation par faisceau d'électron en phase vapeur (angl. electron beam evaporation) Pulvérisation cathodique (sputtering) : les particules de métal sont séparées de leur substrat par bombardement ionique.
Mass-independent fractionationMass-independent isotope fractionation or Non-mass-dependent fractionation (NMD), refers to any chemical or physical process that acts to separate isotopes, where the amount of separation does not scale in proportion with the difference in the masses of the isotopes. Most isotopic fractionations (including typical kinetic fractionations and equilibrium fractionations) are caused by the effects of the mass of an isotope on atomic or molecular velocities, diffusivities or bond strengths.
Δ18Ovignette|La valeur de δO dans les coquilles carbonatées des foraminifères fossiles (photographie en microscopie électronique à balayage) fournit des informations sur la température de la mer quand et là où ils vivaient. O (prononcé « delta dix-huit O » ou plus souvent « delta O dix-huit ») est une notation commode du rapport O/O des nombres d'atomes d'oxygène 18 et d'oxygène 16 dans un échantillon. O est très utilisé en paléoclimatologie, en paléocéanographie, en géochimie et en planétologie.
Dépôt sous videvignette|Chambre à vide de l'Observatoire du Mont Mégantic utilisée pour la re-aluminisation des miroirs de télescopes. Le dépôt sous vide est une technique de fabrication de couche mince : on cherche à déposer une couche de métal (la plupart du temps) sur une lame de substrat solide (verre ou silicium par exemple). On y utilise le principe physique qui veut que, à très basse pression, les molécules (généralement monoatomiques) de vapeur d'un métal se déplacent avec très peu de risque de collision avec d'autres molécules : le gaz métallique se trouve projeté sur le substrat sans être freiné par les phénomènes de diffusion, et sans risque d'oxydation.
Effects of climate change on the water cycleThe effects of climate change on the water cycle are profound and have been described as an intensification or a strengthening of the water cycle (also called hydrologic cycle). This effect has been observed since at least 1980. One example is the intensification of heavy precipitation events. This has important negative effects on the availability of freshwater resources, as well as other water reservoirs such as oceans, ice sheets, atmosphere and land surface.
ÉvaporationLévaporation est le passage d'un liquide de l'état liquide à l'état gazeux à sa surface, à une température inférieure à la température d'ébullition. Ce phénomène a pour effet d'absorber de l'énergie thermique, et donc de réduire la température des deux milieux en contact, ou de freiner leur échauffement par une source. Le mot évaporation est emprunté au latin impérial evaporatio, -ionis. Jusqu'à la fin du , on s'intéresse à l'aspect thermodynamique du phénomène et Joseph Black met en évidence la notion de chaleur latente de vaporisation (1761).
Proxy (climat)vignette|280x280px| Reconstructions de la température globale des 2000 dernières années, en utilisant un composite de différentes méthodes proxy Dans l'étude des climats passés (« paléoclimatologie »), les proxys climatiques sont des caractéristiques physiques préservées du passé qui permettent de pallier l'absence de mesures météorologiques directes et permettent aux scientifiques de reconstituer les conditions climatiques sur une plus longue partie de l'histoire de la Terre.
