Questionnaire a été réalisé avec Questy

Pour s'auto-évaluer

Essentiel.

►  Structure des atomes :

-  Un atome est une entité constituée d’un noyau et d’électrons en mouvement dans le vide autour du noyau.

-  Le noyau :

-  Le noyau est constitué de particules appelées nucléons.

-  Les nucléons sont de deux types : les protons et les neutrons.

-  Caractéristiques du proton :

-  Masse : m_p = 1,67265 × 10 ^{– 27} kg

-  Charge : + e = 1,602189 × 10 ^{– 19} C

-  C est le symbole du coulomb unité de charge électrique

-  Caractéristiques du neutron :  

-  Masse : m_n = 1,67496 × 10 ^{– 27} kg

-  Charge : nulle

-  Remarque : e représente la charge élémentaire (la plus petite charge connue).

-  Toute charge électrique Q s’exprime en un nombre entier de charges élémentaires : Q = n . e

-  La masse du neutron est voisine de celle du proton : m_p ≈  m_n

-  Caractéristiques de l’électron : 

-  Masse : m_e = 9,10953 × 10^{– 31} kg 

-  Charge : - e = - 1,602189 × 10^{– 19} C 

-  Mouvement des électrons autour du noyau :

-  Les électrons d’un atome se déplacent à grande vitesse et à grande distance autour du noyau.

 - Ils n’ont pas de trajectoire bien définie.

-  C’est pour cela que l’on parle de nuage électronique.

-  On peut délimiter une région de l’espace autour du noyau ou la probabilité de trouver l’électron est maximale.

-  La masse du proton est environ 1846 fois celle de l’électron.

►  Masse de l’atome.

-  Atome le plus léger : atome d’hydrogène : m_H = 1,67 × 10 ^{– 27} kg

-  L’un des plus lourd : atome d’uranium : m_U = 3,95 × 10 ^{– 25} kg

-  Il est environ 240 fois plus lourd.

-  La masse d’un atome est essentiellement concentrée sur son noyau car la masse des électrons est négligeable devant celle des nucléons :

-  m_p ≈ 1846 m_e

-  La masse d’un atome de nombre de masse A : m_Atome ≈ A . m_H

►  Écriture symbolique :

-  Les atomes sont représentés par des symboles :

-  En général, la première lettre du nom écrite en majuscule.

-  On rajoute parfois une deuxième lettre écrite en minuscule pour éviter les confusions.

-  On trouve les symboles de tous les atomes dans la classification périodique que l’on étudiera plus tard.

-  Le symbole du noyau s’obtient à partir du symbole de l’atome correspondant.

-  Exemple : Symbole de l’atome d’hydrogène : H, symbole du noyau :

-  Nombre de protons : 1    Nombre de neutrons : 1   Nombre d’électrons : 1

- Formule générage du noyau d'un atome :

-  A : nom de masse, nombre de nucléons

-  Z : nombre de charges, nombre de protons

-  A – Z : nombre de neutrons.

►  Les isotopes.

-  Des atomes sont isotopes si leurs noyaux possèdent le même nombre de protons mais des nombres différents de neutrons.

►  Les interactions :

-  La force gravitationnelle.

-  Schéma :

-  Expression vectorielle :

-   

-  G est la constante de gravitation Universelle :.

-  Interaction Gravitationnelle :

-  Cette interaction est toujours attractive.

-  Elle agit entre particules ayant une masse.

-  Sa portée est infinie, mais sa valeur diminue quand la distance augmente.

-  À l’échelle Astronomique, elle est prédominante devant les autres interactions.

-  Elle explique la cohésion des édifices astronomiques.

-  La force électrostatique.

-  Premier cas : on considère que : q_A . q_B > 0

-  Deuxième cas : on considère que : q_A . q_B < 0

 

-  Étude de l’expression :

-   : vecteur unitaire : direction droite (AB) et sens de A vers B.

-  k : constante

-  r : distance séparant les deux charges électriques en mètre m.

-  F : force électrique en newton N.

-  Interaction électromagnétique :

-  L’interaction électromagnétique peut être répulsive ou attractive.

-  Elle agit entre particules portant une charge électrique.

-  Sa portée est infinie, mais sa valeur diminue quand la distance augmente.

-  Elle prédomine de l’échelle atomique et  à l’échelle humaine.

-  Elle explique la cohésion de l’atome.

-  L’interaction forte.

-  Quelle est l’interaction qui assure la cohésion du noyau ?

- L’interaction électrique peut-elle expliquer la cohésion du noyau d’un atome ?

-  Un noyau est constitué de protons et de neutrons. Or les protons sont chargés positivement et se repoussent. Le noyau devrait exploser.

-  À l’échelle nucléaire prédomine une autre interaction fondamentale, appelée interaction forte.

-  Cette interaction attractive entre les nucléons est 100 à 1000 fois plus grande que l’interaction électrique.

-  Son action est limitée à l’échelle du noyau : elle est de l’ordre du femtomètre.

-  L’interaction forte est mise en jeu dans les réactions nucléaires qui produisent de l’énergie dans les étoiles et les centrales nucléaires.

-  L’énergie libérée par les réactions nucléaires est nettement plus importantes que celle libérée par les réactions chimiques.

-  Les Émissions Radioactives.

-  Une source radioactive peut émettre :

-  Des particules

-  Un rayonnement γ.

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

-  Les particules α (alpha).

-  Ce sont des particules positives, des noyaux d’hélium dont l’écriture symbolique : , ion He²⁺.

-  Les particules β (bêta).

-  On distingue :

-  Les particules β^– qui sont des électrons :

-  Masse : m _e = 9,1 × 10 ^{– 31} kg

-  Charge : - e = – 1,6 × 10 ^{– 19} C.

-  Les particules β⁺qui sont des positons (antiparticule de l’électron) :

-  Masse : m _e = 9,1 × 10 ^{– 31} kg

-  Charge : e = 1,6 × 10 ^{– 19} C.

►  La fission de noyaux lourds.

-  La réaction de fission est une réaction nucléaire provoquée.

-  Au cours d’une fission nucléaire, un neutron lent (neutron thermique) brise un noyau lourd fissile en deux noyaux légers.

-  Cette réaction libère de l’énergie.

►  La fusion de noyaux légers.

-  Au cours d’une fusion nucléaire, deux noyaux légers s’unissent pour former un noyau lourd.

-  C’est une réaction nucléaire provoquée qui libère de l’énergie.

-  Des particules et un rayonnement électromagnétique γ sont émis.

►  Les Lois de conservation : Loi de Soddy.

-  Toutes les réactions nucléaires vérifient les lois de conservation suivantes :

-  Conservation de la charge électrique.

-  Conservation du nombre total de nucléons.

-  Conservation de la quantité de mouvement.

-  Conservation de l’énergie.

 

-  Lois de Soddy :

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

-  Conservation de la charge globale : Z = Z’ + z

►  Désintégration β⁺ :

-  Le phosphore 30, est radioactif β⁺ .

-   

-  En utilisant les lois de Soddy :

-  A = 30 et Z = 14

-  Le noyau fils : : Noyau de silicium 30.

►  Activité d’un échantillon radioactif :

-  L’activité A d’un échantillon radioactif à la date t est le nombre de désintégrations par seconde de cet échantillon.

-  1 Bq = 1 désintégration par seconde.

-  480 Bq = 480 × 60 désintégrations par minute.

►  Énergie libérée lors d’une réaction nucléaire :

-  Une réaction nucléaire s’accompagne toujours d’une diminution de la masse du système

-  Δm = m_f – m_i  <  0

-  Défaut de masse :

-  Lors d’une réaction nucléaire, la masse des produits obtenus est inférieure à la masse des réactifs.

-  La masse manquante est appelée : perte de masse : on la note |Δm|

-  Elle a pour expression :

-  |Δm| = |m _(produits) – m _(réactifs)|

-  La perte de masse |Δm| s’exprime en kilogramme (kg)

-  Énergie libérée :

-  Au cours de la réaction, le système cède de l’énergie au milieu extérieur.

-  L’énergie libérée par le système a pour expression :

-