Reconnaître les particules :

- Associer chacune des particules à son symbole :

Reconnaître les particules :

- Particules et symboles :

- Autres particules importantes :

- Le proton : ou

- Le neutron :

Utiliser les lois de conservations :

1.  Énoncer les lois de conservation à appliquer pour établir l’équation d’une réaction nucléaire.

2.  Recopier et compléter les équations de désintégration radioactives suivantes en déterminant A et Z.

Nommer la particule émise.

a.   

b.  

c.   

d.   

Utiliser les lois de conservations :

1.  Lois de conservation à appliquer pour établir l’équation d’une réaction nucléaire

-  Une réaction de désintégration radioactive est modélisée par une équation.

-  Cette équation vérifie les lois de conservation suivantes :

-  Conservation du nombre de charge Z.

-  Conservation du nombre de masse A.

-   

-  Lois de Soddy :

-  Conservation du nombre de masse A : A = A’ + a

-  Conservation du nombre de charge Z : Z = Z’ + z

2.  Les équations de désintégration radioactives.

a.   

-  Conservation du nombre de masse :

-  189 = 189 + A  =>  A = 0

-  Conservation du nombre de charge :

  82 = 81 + Z  =>  Z = 1

-  La particule émise est un positon :

-  Équation de désintégration :

-   

-  Noyau-père : le plomb 189

-   

-  Noyau-fils : le thallium 189

-   

-  Radioactivité β⁺ (bêta plus)

b.   

-  Conservation du nombre de masse :

-  210 = A + 4  =>  A = 206

-  Conservation du nombre de charge :

  90 = Z + 2  =>  Z = 88

-  La particule émise est un noyau d’hélium 4 :

-  Équation de désintégration :

-   

-  Noyau-père : le thorium 210

-   

-  Noyau-fils : le radium 206

-   

-  Radioactivité α (alpha)

c.   

-  Conservation du nombre de masse :

-  13 = 13 + A  =>  A = 0

-  Conservation du nombre de charge :

  5 = 6 + Z  =>  Z = – 1

-  La particule émise est un électron :

-  Équation de désintégration :

-   

-  Noyau-père : le bore 13

-   

-  Noyau-fils : le carbone 13

-    ou

-  Radioactivité β^– (bêta moins)

d.   

-  Conservation du nombre de masse :

-  A = 11 + 0  =>  A = 11

-  Conservation du nombre de charge :

  Z = 5 + 1  =>  Z = 6

-  La particule émise est un positon :

-  Équation de désintégration :

-   

-  Noyau-père : le carbone 11

-  Noyau-fils : le bore 11

-  Radioactivité β⁺ (bêta plus)

Écrire une équation de réaction nucléaire :

Le polonium 211 est un noyau radioactif qui se désintègre en émettant un noyau d’hélium 4.

- Écrire l’équation associée à cette désintégration radioactive.

- Données :

- Plomb Pb (Z = 82) ; Bismuth Bi (Z = 83) ;

- Polonium Po (Z = 84) ; Astate At ( Z = 85)

Déterminer un type de radioactivité :

-  Soufre S (Z = 16).

Utiliser le diagramme (N, Z) :

- Préciser à partir de l’extrait du diagramme (N, Z) la stabilité ou l’instabilité des isotopes de l’aluminium,

en précisant le type de radioactivité le cas échéant.

Utiliser le diagramme (N, Z) :

-  L’aluminium 26 :

-  Isotope instable :

-  Il est émetteur β ⁺:

-  La particule émise est un positon :

-  Radioactivité β ⁺:

-  L’aluminium 27 :

-  Isotope stable.

-  Abondance 100 %

-  L’aluminium 28 :

-  Isotope instable :

-  Il est émetteur β ^–:

-  La particule émise est un électron :

-  Radioactivité β ^–:

Déterminer un nombre de noyaux radioactifs :

La courbe de décroissance radioactive d’un échantillon contenant des noyaux radioactifs est fournie ci-dessous.

1.  Déterminer le nombre initial de noyaux radioactifs dans l’échantillon.

2.  Déterminer le nombre de noyaux radioactifs encore présents aux dates t = 5 s, 10 s, 15 s.

3.  Justifier que la demi-vie des noyaux radioactifs est égale à 5 s.

Déterminer un nombre de noyaux radioactifs :

1.  Nombre initial de noyaux radioactifs dans l’échantillon.

-  Exploitation graphique :

2.  Nombre de noyaux radioactifs encore présents aux dates t = 5 s, 10 s, 15 s.

-  Exploitation graphique :

3.  Demi-vie des noyaux radioactifs :

-  On remarque que :

-  t = 5 s alors N = N₀ /2

-  t = 10 s alors N = N₀ /4

-  t = 15 s alors N = N₀ /8

-  Pour un type de noyaux radioactifs, la demi-vie t_1/2 est la durée au bout de laquelle la moitié

des noyaux radioactifs initialement présent dans l’échantillon se sont désintégrés.

-  t_1/2 ≈ 5 s

Calculer une durée :

Le tritium est contenu dans les résidus radioactifs issus de l’exploitation des centrales nucléaires.

Sa constante radioactive de désintégration est égale à λ = 1,8 × 10^–9 s^–1.

1.  Exprimer la durée t en fonction du nombre de noyaux radioactifs encore présents, de la constante de désintégration radioactive et

du nombre de noyaux initialement présents.

2.  Calculer cette durée en seconde puis en années pour que le nombre de noyaux radioactifs encore présents soit égal

à 1 % du nombre initial de noyaux.

Calculer une durée :

1.  Expression de la durée t en fonction du nombre de noyaux radioactifs encore présents, de la constante de désintégration radioactive et

du nombre de noyaux initialement présents.

-  L’évolution, au cours du temps, du nombre N (t) de noyaux radioactifs d’un échantillon peut être modélisée par la loi de décroissance radioactive :

-  λ est la constante de désintégration (ou de décroissance) radioactive s ^–1.

-   

-  Ou :

-  ou

2.  Durée en seconde puis en années pour que le nombre de noyaux radioactifs encore présents soit égal à 1 % du nombre initial de noyaux.

-  Application numérique :

-   

- Demi-vie du tritium :

-    

- Application numérique :

-    

- Nombre n de demi-vie pour que le nombre de noyaux radioactifs encore présents soit égal à 1 % du nombre initial de noyaux

-    

- On considère que 99 % d’une population de noyaux radioactifs est désintégrée après une durée de sept demi-vies environ.

Déterminer une demi-vie :

La courbe de décroissance radioactive d’un échantillon de césium 137 est la suivante :

1.  Rappeler la définition de la demi-vie d’un noyau radioactif.

2.  Déterminer graphiquement la demi-vie du césium 137.

3.  En déduire la constante radioactive du césium 137 en s^–1.

Utiliser une activité :

L’activité d’un échantillon d’un gramme de carbone d’une momie égyptienne d’un pharaon a été évaluée en 2019 à 600,0 Bq.

1.  Écrire la loi vérifiée par l’activité d’un échantillon en fonction du temps t.

2.  En déduire l’expression du temps t en fonction de l’activité mesurée en 2019 et de la demi-vie du carbone 14.

3.  Estimer l’année de la mort du pharaon.

-  Données :

-  Activité d’un gramme de carbone 14 d’une matière vivante :

-  A₀ = 816,0 Bq

-  Demi-vie du carbone 14 :

-  t_1/2 = 5734 ans.

Mesures de radioprotection pour une scintigraphie :

Le texte ci-dessous indique les mesures à prendre lors d’une scintigraphie :

« Les mesures de protection du personnel comportent l’utilisation de containers et de protège-seringues plombés.

Ainsi que des gants lors de la préparation et de l’injection du radiopharmaceutique.

L’utilisation d’écrans et de tabliers plombés lors de la réalisation de l’examen sont préconisés ».

D’après « la scintigraphie »,Société Française de Médecine Nucléaire.

1. Citer les méthodes utilisées pour se protéger des rayonnements ionisants lors d’une scintigraphie.

2. Citer une raison expliquant que le plomb est un métal utilisé en radioprotection.

-  Données :

-  La CDA (couche de demi-atténuation) est l’épaisseur d’une cible divisant par deux le flux de rayons gamma.

Mesures de radioprotection pour une scintigraphie :

1.  Méthodes utilisées pour se protéger des rayonnements ionisants lors d’une scintigraphie.

-  « containers et de protège-seringues plombés ».

-  Le produit radioactif, que l’on doit injecter, est stocké dans des containers et des protège-seringues plombés.

-  « Gants, écrans et tabliers plombés ».

-  Lors de l’injection, le manipulateur porte des gants recouverts de plomb et il porte un tablier plombé ou manipule derrière un écran plombé.

2.  Utilisation du plomb en radioprotection.

-  Une source radioactive peut émettre :

-  Des particules

-  Un rayonnement γ.

-  Les particules émises sont de trois types : les particules α, β⁺et β^–.

-  Le rayonnement α :

-  Ce rayonnement a un pouvoir de pénétration très faible.

-  Il ne parcourt que quelques centimètres dans l’air.

-  Une feuille de papier ou les couches superficielles de la peau l’arrêtent.

-  Rayonnements β⁺et β^– :

-  Ce rayonnement ne peut parcourir que quelques mètres dans l’air.

-  Il est stoppé par une vitre ou une feuille d’aluminium.

-  Rayonnement γ :

-  Il parcourt dans l’air plusieurs centaines de mètres.

-  Il faut des matériaux denses et épais comme le béton (environ 2 m) et le plomb (plus de 20 cm) pour l’arrêter.

-  On utilise le plomb pour la radioprotection car c’est le métal qui possède le coefficient d’atténuation le plus élevé.

-  Une épaisseur de 1,0 cm de plomb atténue de moitié le flux du rayonnement γ (gamma).

La découverte d’un élément radioactif :

Le polonium Po (Z = 84) a été isolé pour la première fois par Marie Curie en 1898.

Le polonium 210 se désintègre en émettant une particule.

-  Extrait du diagramme (N, Z) :

1.  Déterminer l’écriture conventionnelle du polonium 210.

2.  Identifier la particule émise lors de la désintégration du polonium 210, à l’aide du diagramme (N, Z).

3.  Déterminer, à l’aide du diagramme (N, Z) l’écriture conventionnelle du noyau-fils.

4.  Écrire l’équation de désintégration radioactive.

La découverte d’un élément radioactif :

-  Extrait du diagramme (N, Z) : (Nucleus Win)

-  Légende :

1.  Écriture conventionnelle du polonium 210.

-  Écriture conventionnelle d’un noyau :

-  avec A : nombre de masse et Z : nombre de charge.

-  Le polonium 210 : Z = 84 et A = 210

-   

2.  Particule émise lors de la désintégration du polonium 210, à l’aide du diagramme (N, Z).

-  Extrait du diagramme (N, Z) :

-  La particule émise est une particule α : un noyau d’hélium 4.

- , ion He²⁺.

3.  Écriture conventionnelle du noyau-fils.

-  Une réaction de désintégration radioactive est modélisée par une équation.

-  Cette équation vérifie les lois de conservation suivantes :

-  Conservation du nombre de charge Z.

-  Conservation du nombre de masse A.

-  Radioactivité α :

-   

-  Noyau-fils :

-  Nombre de masse :  A – 4

-  Nombre de charge : Z – 2

-  Nombre de neutrons : A – Z – 2

-  Dans le diagramme (N, Z) :

-  Le noyau-père émet  un groupe de 4 nucléons  : 2 neutrons et 2 protons.

-  Le noyau-fils se trouve :

-  Deux lignes au-dessous du polonium 210

-  Et deux colonnes à gauche du polonium 210 :

-  Noyau de plomb :

4.  Équation de désintégration radioactive.

-   

►  Capture électronique : EC

-  La capture électronique (en anglais EC : Electron Capture) est un processus qui est en concurrence avec la désintégration β⁺ .

-  Dans ce cas, un électron e^– d’une couche profonde de l'atome (en général de la couche K) est absorbé dans le noyau et un neutrino ν est émis.

-  Un proton s’associe à un électron pour former un neutron et émettre un neutrino.

-   

-  Schématisation de la réaction :

-