D.S N° 08

Transformation nucléaire

Cours.


 
 

 

D.S. 

La scintigraphie du myocarde (30 min)

 

La scintigraphie du myocarde (30 min).

Lors d’une scintigraphie cardiaque, le médecin injecte au patient une solution aqueuse de chlorure de thallium par intraveineuse.

Le thallium 201 émet des rayons gamma γ captés par une caméra.

On donne ci-dessous la composition des différentes entités présentes dans une solution de chlorure de thallium.

Entité

Nombre

de protons

Nombre

de neutrons

Nombre

d’électrons

A

81

120

80

B

17

18

18

C

17

20

18

D

11

12

10

1.  Donner l’écriture conventionnelle du noyau de chaque entité et identifier les isotopes.

2.  Le noyau de thallium :

a.  Un noyau de thallium 201 se désintègre en noyau de mercure Hg en libérant un positon . Écrire l’équation de la réaction.

b.  En déduire la nature de la transformation. Justifier.

3.  Pour un patient de 70 kg, le médecin injecte 2,0 mL de solution de chlorure de thallium de concentration en masse t en ions thallium

égale à 4,8 × 10–6 g . L–1.

a.  Calculer la masse m de thallium injecté.

b.  Le thallium est toxique. La dose limite à ne pas dépasser lors d’une injection est de 150 ng . kg–1

Vérifier que la dose injectée ne présente aucun danger (1 ng = 10–9 g).

4.  Lors d’un empoisonnement au thallium, le traitement consiste à ingérer une gélule contenant du bleu de Prusse de formule KFe2C6N6.

La transformation est modélisée par l’équation de la réaction :

KFe2C6N6 (s) + Tℓ+ (aq) → Tℓ Fe2C6N6 (s) + K+ (aq)

-  Déterminer la nature de la transformation. Justifier.

5.  Pour établir un diagnostic, le médecin analyse les images des scintigraphies réalisées à l’effort, puis au repos.

Proposer le diagnostic médical pour le patient souffrant de douleur thoracique

(doc.A et B)

 A.  Scintigraphie myocardique.

 

Effort

Repos

Cœur sain

 

 

Cœur du patient

 

 

 B.  Deux pathologies.

Deux causes peuvent être à l’origine de douleurs thoraciques: 

-  Les cellules du muscle cardiaque ne sont plus irriguées par le sang, elles sont alors détruites :

-  C’est l’infarctus du myocarde.

-  Les cellules souffrent du manque d’oxygène dû à une réduction de l’irrigation sanguine pendant un effort :

-  C’est l’ischémie coronarienne.

Données :

Élément

Chlore

Sodium

Thallium

Symbole

Cℓ

Na

Tℓ

Numéro atomique

17

11

81

Correction

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La scintigraphie du myocarde (30 min).

1.  Écriture conventionnelle du noyau de chaque entité et identifier les isotopes.

Entité

Nombre

de protons

Nombre

de neutrons

Nombre

d’électrons

A

81

120

80

B

17

18

18

C

17

20

18

D

11

12

10

-   Entité A : 

-  Nombre de protons Z = 81 (Thallium : Tℓ)

-  Nombre de masse : A = N + Z = 120 + 81 = 201

-  Écriture conventionnelle du noyau :

Entité

Nombre

de protons

Nombre

de neutrons

Nombre

d’électrons

Écriture

conventionnelle

A

81

120

80

 

B

17

18

18

 

C

17

20

18

 

D

11

12

10

 

-  Atomes isotopes : et .

-  Ils différent par leur nombre de neutrons.

2.  Le noyau de thallium :

a.  Équation de la réaction.

-  Un noyau de thallium 201 se désintègre en noyau de mercure Hg en libérant un positon  :

-   

-  Au cours de cette réaction nucléaire, il y a conservation :

-  Du nombre de masse : A = A’ + a  =>  a = 201

-  Du nombre de charge : Z = Z’ + z  =>  z = 80

-   

b.  Nature de la transformation. Justification.

-  On est en présence d’une transformation nucléaire.

-  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.

3.  La solution de chlorure de thallium.

a.  Masse m de thallium injecté.

-  Le médecin injecte V = 2,0 mL de solution de chlorure de thallium de concentration en masse t en ions thallium

égale à 4,8 × 10–6 g . L–1.

-  m = t . V

-  m = 4,8 × 10–6 × 2,0 × 10–3

-  m = 9,6 × 10–9  g

b.  Dose injectée.

-  Patient de masse mP =  70 kg :

-  Dose injectée :

-   

-  La dose limite à ne pas dépasser lors d’une injection est de 150 ng . kg–1

-  d < 150 ng . kg–1

-  La dose limite n’est pas dépassée.

4.  La transformation est modélisée par l’équation de la réaction :

KFe2C6N6 (s) + Tℓ+ (aq) → Tℓ Fe2C6N6 (s) + K+ (aq)

-  Nature de la transformation. Justification.

-  Il s’agit d’une transformation chimique.

-  Au cours d’une transformation chimique, réactifs et produits correspondent à des espèces chimiques différentes,

mais avec conservation des éléments chimiques et de la charge électrique.

5.  Diagnostic médical pour le patient souffrant de douleur thoracique (doc.A et B)

-  Au repos, on ne remarque aucune différence entre un cœur et le cœur du patient.

- Les cellules ne sont pas détruites. L’irrigation du cœur est normale.

-  Lors du test à l’effort, on remarque une réduction de l’irrigation sanguine du cœur.

 

-  Les cellules souffrent du manque d’oxygène dû à une réduction de l’irrigation sanguine pendant un effort :

-  C’est l’ischémie coronarienne.

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