De l'atome à l'élément chimique et radioactivité |
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DS : |
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Le Radon, un gaz radioactif : (30 min) Le radon, de symbole Rn et de numéro atomique Z =
86, est un gaz radioactif d’origine naturelle. Le radon 222 possède 222 nucléons. Il est issu de la
désintégration du radium
Dans ce lycée de Haute-Vienne construit sur un sol granitique,
des travaux d’aération dans les salles où la teneur en radon était
trop élevée ont été réalisés. 1.
Radon et radium : a.
Déterminer la composition d’un atome de
radon 222. b.
Déterminer la composition d’un atome de
radium 226. 2.
Désintégration du radium : a. Un noyau de radium 226 se désintègre : ses protons et ses neutrons se réorganisent pour former un noyau de radon 222 et un autre noyau. Donner la composition de ce
dernier noyau. b.
Identifier l’écriture conventionnelle de ce
noyau parmi celles qui sont données ci-dessous :
-
3.
Le radon : a.
Déterminer la masse approchée d’un atome de
radon 226. b. Dans un bâtiment, le seuil maximal avant obligation de travaux d’aération est de 400 désintégrations de radon par m3 et par seconde. Dans une salle de classe de 125 m3, 4,17 ×10–16 g de radon se désintègre en 10 heures. Déterminer s’il faut envisager
d’effectuer des travaux d’aménagement dans cette salle de classe.
-
Donnée : mnucléon =
1,67 × 10–27 kg |
La planète rouge (15 min) La couleur rouge de la surface de Mars est due,
entre autres, à la présence d’oxyde de fer de formule Fe2O3. L’ion fer présent dans cet oxyde est issu d’un
atome de fer qui a perdu 3 électrons et l’ion oxyde d’un atome
d’oxygène qui en a gagné deux. 1.
Oxyde de fer : a.
Écrire la formule des ions présents dans
l’oxyde de fer. Justifier. b.
Parmi ces ions, identifier le cation et
l’anion. 2.
Déterminer le nombre de protons et
d’électrons de chaque ion contenu
dans l’oxyde de fer. 3.
L’oxyde de fer est électriquement neutre.
Vérifier cette information à l’aide
des réponses aux questions précédentes.
-
Données : Z (Fe) = 26
et Z (O) = 8 |
1.
Radon et radium : a.
Composition d’un atome de radon 222.
-
Le radon, de symbole Rn et de
numéro atomique Z = 86
-
Il possède Z = 86 protons.
-
Son nombre de masse est A =
222
-
Il possède A =
222 nucléons
-
A
– Z = 222 –86 = 136
neutrons b.
Composition d’un atome de radium 226.
-
-
Le radium, de symbole Ra et de
numéro atomique Z = 88
-
Il possède Z = 86 protons.
-
Son nombre de masse est A =
226
-
Il possède A =
226 nucléons
-
A
– Z = 226 –88 = 138
neutrons 2.
Désintégration du radium : a.
Désintégration du radium 226.
-
Équation d’une réaction nucléaire :
-
-
Au cours de cette réaction nucléaire,
il y a conservation :
-
Du nombre de masse : A = A’
+ a
-
Du nombre de charge : Z = Z’
+ z
-
Dans le cas présent :
-
-
Avec : a
= A – A’ =226 –
222
-
a =
4
-
z
= Z – Z’ = 88 – 86
-
z
= 2
-
Composition de l'autre noyau formé : b.
Écriture conventionnelle de ce noyau :
-
Le noyau formé est un noyau
d’hélium :
3.
Le radon : a.
Masse approchée d’un atome de radon 226.
-
La masse d’un atome de nombre de
masse A :
-
mAtome
≈ A . mH ≈
A . mp ≈ A
. mn ≈ A
. mnucléon
-
Donnée :
mnucléon = 1,67 × 10–27 kg
-
mAtome
≈ 226 × 1,67 × 10–27
-
mAtome
≈ 3,774 × 10–25 kg
b.
Les travaux d’aménagement dans cette salle
de classe.
-
Le seuil maximal avant obligation de
travaux d’aération est de 400 désintégrations de radon par m3
et par seconde.
-
Dans une salle de classe de 125 m3,
-
Masse de radon qui se désintègre en
10 heures : - m = 4,17 ×10–16 g
- m
-
Nombre d’atomes de radon qui se
désintègre en 10 heures :
-
-
Nombre de désintégrations par seconde
(Activité) :
-
-
Nombre de désintégrations par m3
et par seconde (Activité volumique) :
-
-
Le seuil n’est pas dépassé, les
travaux ne sont pas nécessaires. |
1.
Oxyde de fer : a.
Formule des ions présents dans l’oxyde de
fer. Justification.
-
Z (Fe) = 26 :
-
L’ion fer présent dans cet oxyde est
issu d’un atome de fer qui a perdu 3 électrons.
-
Formule de l’ion fer III :
Fe3+
-
L’ion oxyde d’un atome d’oxygène qui
en a gagné deux :
-
Formule de l’ion oxyde :
O2–. b.
Identifier du cation et de l’anion.
-
Le cation est l’ion fer III :
Fe3+
-
L’anion est l’ion oxyde :
O2–. 2. Nombre de protons et d’électrons de chaque ion contenu dans l’oxyde de fer.
-
L’ion fer III :
Fe3+
-
L’ion oxyde :
O2–.
Vérification de cette information.
-
Formule du cristal :
Fe2O3.
-
Le cristal est un assemblage compact
et ordonnée d’ions fer III et d’ions oxyde.
-
Un solide composé d’ions est toujours
électriquement neutre.
-
Dans la formule d’un solide ionique,
le cation est toujours écrit en premier.
-
Dans le nom, c’est en revanche
l’anion qui est écrit en premier.
-
Dans la formule du cristal ionique,
les charges des ions n’apparaissent pas.
-
La formule d’un cristal ionique est
une formule statistique
-
Elle indique la nature et la
proportion des ions présents dans le cristal sans mentionner les
charges.
-
Par convention, on choisit les plus
petits indices qui assurent l’électroneutralité du cristal ionique.
-
Dans le cas présent, il faut une
proportion de : 3 ions oxyde O2–
pour
2 ions fer III, Fe3+.
-
Ainsi :
-
3
×2 (–) = 6 (–) et
2
× 3 (+) = 6 (+)
-
L’électroneutralité du cristal est
bien vérifiée avec la formule :
Fe2O3. |
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