I- Les isotopes.

1)-  Élément chimique :

-  Un élément chimique est caractérisé par son numéro atomique Z.

-  Tous les représentants, atomes ou ions, d’un élément chimique donné ont :

-  Des noyaux contenant le même nombre de protons ;

-  Le même symbole chimique X.

2)-  Isotopes.

-  Rappel : le noyau, d’un atome ou d’un ion de symbole chimique X,

-  Comporte :

-  Z protons et A nucléons (et A – Z neutrons).

-  On le note :

Définition :

-  Des atomes ou des ions isotopes possèdent le même nombre de protons Z et un nombre de neutrons N différent.

-  Ils ont le même numéro atomique Z, mais un nombre de nucléons A différent (A = Z + N)

-  Les atomes isotopes portent le même nom que l’élément chimique auquel ils appartiennent, suivi de leur nombre de nucléons A.

-  Exemple :

-  On considère les nucléides (Z, A) suivants : (6,12), (6,13), (6,14).

-  On remarque que Z = 6.

-  Cette valeur de Z caractérise l’élément carbone de symbole C.

-  pour les nommer, on ajoute à leur nom le nombre de nucléons de leur noyau :

-  On parle de carbone 12, de carbone 13 et de carbone 14.

3)-  Réactivité chimique.

-  Les propriétés chimiques d’un atome sont liées à la structure de son cortège électronique.

-  En conséquence, les atomes isotopes ont la même réactivité chimique car leurs cortèges électroniques sont identiques.

II- La transformation nucléaire.

 La radioactivité

1)-  Définition :

-  Lors d’une transformation nucléaire :

-  Un ou plusieurs noyaux réactifs se transforment en de nouveaux noyaux ;

-  Les éléments chimiques ne sont pas conservés ;

-  Un rayonnement, dit « gamma » (γ) est émis.

-  Exemple :

-  Le noyau d’un atome de plutonium 238, d’écriture conventionnelle,

-  Se scinde en deux noyaux :

-  Un noyau d’uranium 234,

-  Et un noyau d’hélium 4,

-  Visualisation de la réaction :

2)-  Équation de réaction nucléaire.

-  Une transformation nucléaire est modélisée par une réaction dans laquelle interviennent :

-  Les particules qui réagissent,

-  Et les particules formées.

-  Particule : une particule est caractérisée par son nombre de masse A et son nombre de charge Z.

-  Elle est symbolisée par l’écriture conventionnelle : ou

-  Symboles de quelques particules :

Nom	Électron	Positon	Neutron	Proton	Noyau d’Hélium
Symbole
Nom de la particule	Particule β–	Particule β+			Particule α

-  Exemple 1 :

-  La désintégration d’un noyau de carbone 14 donne un noyau d’azote 14 et l’émission d’un électron.

-  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

-  Les lois de conservation qui régissent l’écriture des équations nucléaires sont appelées :

-  Lois de SODDY.

3)-  Conversion d’énergie.

-  Lors d’une transformation nucléaire, une partie de l’énergie nucléaire contenue dans les noyaux réactifs est transformée en énergie rayonnante.

-  Exemple :

-  Dans le Soleil ou dans les réacteurs des centrales nucléaires, les transformations nucléaires libèrent de grandes quantités d’énergie.

-  Ainsi, chaque seconde, le Soleil libère une énergie égale à 3,9 × 10²⁶ J.

Masse et énergie :  réactions nucléaires

III- L’identification de la nature d’une transformation.

1)-  Méthode :

-  Pour identifier la nature de la transformation, une analyse des réactifs et des produits est nécessaire.

2)-  Transformation physique :

-  Réactifs et produits correspondent à des espèces chimiques identiques dont seuls les états physiques différent.

-  Exemple : passage de l’eau de l’état liquide à l’état gazeux : Vaporisation

-  La vaporisation de l’eau peut être modélisée par l’équation suivante :

H₂O (ℓ)  →  H₂O (g)

3)-  Transformation chimique :

-  Réactifs et produits correspondent à des espèces chimiques différentes, mais avec conservation des éléments chimiques et de la charge électrique.

-  Exemple : Réaction entre le méthane et le dioxygène.

4)-  Transformation nucléaire :

-  Réactifs et produits correspondent à des éléments chimiques différents

-  Exemple :

	Réactif		Produits
Équation nucléaire		→	+

IV- Applications.

1)-  Les isotopes de l’iode.

a)- Les différents isotopes de l’iode.

-  L’iode possède 37 isotopes connus, de nombre de masse compris entre 108 et 144.

-  Les isotopes notables : iode 123, l’iode 124, l’iode 127 et l’iode 131.

b)- L’iode 123 :

-   : le noyau est constitué de 53 protons et 70 neutrons.

-  Il est radioactif et est utilisé pour la scintigraphie.

-  L’iode 123, radioactif, émet un rayonnement, qui une fois mesuré, permet d’obtenir un cliché de la thyroïde.

-  L’iode 123 se désintègre par capture électronique. Il y a émission « gamma » γ de 159 keV.

-  Équation de désintégration :

  +   → + γ

c)- L’iode 124 :

-   : le noyau est constitué de 53 protons et 71 neutrons.

-  Il est radioactif.

d)- L’iode 127 :

-    : le noyau est constitué de 53 protons et 74 neutrons.

-  C’est le seul isotope stable de l’iode. Il est présent dans la nature.

-  Il fait partie des halogènes (famille des halogènes).

Présentation des halogènes 

-  Il est indispensable à la glande thyroïde pour produire des hormones thyroïdiennes qui contribuent au bon développement du cerveau, à la régulation de la température du corps, …

-  Les apports quotidiens recommandés en iode 127 sont de l’ordre de 150 microgrammes.

-  En cas de fuite d’iode 131, dans une centrale nucléaire, l’Autorité de sûreté nucléaire recommande la prise de comprimés d’iodure de potassium qui contiennent de l’iode 127, non radioactif pour saturer la thyroïde en iode.

-  Ainsi, l’iode 131, potentiellement cancérigène n’est plus fixé par la thyroïde.

e)- L’iode 131 :

-  : le noyau est constitué de 53 protons et 78 neutrons.

-  L’iode 131 est émetteur (β^–, γ). Les photons émis ont une énergie de 364 keV.

-  Équation de désintégration :

  →  +  + γ

-  L’iode 131 est un produit très toxique. Il est potentiellement cancérigène.

-  Il constitue un risque important de contamination de l’environnement lors de catastrophe nucléaire (Tchernobyl). Il se concentre sur la thyroïde.

-  C’est un des produits de fission des réacteurs nucléaires.

-  L’iode 131 sert en médecine à l’étude du fonctionnement de la thyroïde, at aussi au traitement des hyperthyroïdies et des cancers de la thyroïde.

-  À faible dose, l’iode 131 est utilisé comme traceur pour les diagnostics en médecine nucléaire.

-  À forte dose, l’iode 131 est utilisé pour la radiothérapie des cancers de la thyroïde.

2)-  QCM.

3)-  Exercices.