Questionnaire a été réalisé avec Questy

Pour s'auto-évaluer

Essentiel

 

►  Noyau instable :

-  Un noyau instable est un noyau qui possède :

-  Trop de protons

-  Trop de neutrons

-  Trop de nucléons.

-  Exemples : le carbone 14 est instable, l’oxygène 14 est instable, de même l’uranium 238 est instable.

-  La cohésion du noyau est due à l’existence d’une interaction forte, attractive qui unit l’ensemble des nucléons et qui prédomine devant l’interaction électrique (répulsion entre les protons).

-  Il y a antagonisme entre l’interaction forte et la répulsion des protons.

-  Dans certains cas la cohésion n’est pas suffisante, on dit que les noyaux sont instables.

-  Ils se désintègrent spontanément, on dit qu’ils sont radioactifs. Ce sont des radionucléides.

►   La radioactivité.

-  La radioactivité a été découverte par Henri Becquerel en 1896 (1852 – 1908). Il découvre la radioactivité de l’uranium au cours de travaux sur la phosphorescence.

-  Les travaux sont poursuivis par Pierre et Marie Curie. En 1898, ils découvrent la radioactivité du polonium Polonium 210 et du radium Radium 226.

-  En 1903 : prix Nobel de physique (Henri Becquerel avec Pierre et Marie Curie).

-  La radioactivité artificielle fut mise en évidence en 1934 par Irène et Frédéric Joliot – Curie.

-  Ils ont créé par réaction nucléaire un isotope radioactif du phosphore.

►   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 x 10 ^{– 31} kg

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

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

-  Masse : m_e = 9,1 x 10 ^{– 31} kg

-  Charge : e = 1,6 x 10 ^{– 19} C.

►   La fission des noyaux lours

-  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 des 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

►  Loi de décroissance radioactive :

-  Le phénomène de désintégration est aléatoire.

-  La probabilité qu’a un noyau radioactif de se désintégrer pendant une durée donnée est indépendante de son âge.

-  Elle ne dépend que du type de noyaux considéré.

-  Un noyau ne vieillit pas.

-  Loi de décroissance radioactive.

-  Le nombre de noyaux radioactifs N (t) présents à la date t dans un échantillon est donné par la loi de décroissance radioactive

-  N (t) = N₀ e ^{– λ.t}

-  N₀ représente le nombre de noyaux radioactifs initialement présents.

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

►  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

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

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

-   

► 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.

-  L’unité d’activité est le Becquerel Bq en hommage à Henri Becquerel.

-  1 Bq = 1 désintégration par seconde.

-  L’activité d’un échantillon radioactif se mesure à l’aide d’un compteur Geiger.

-  Le becquerel est une toute petite unité de radioactivité.

-  On utilise aussi le curie comme unité de radioactivité : 1 Ci = 3,7 x 10 ¹⁰ Bq.

-  Un échantillon a une radioactivité de 480 Bq. Le nombre de noyaux désintégrés en une minute est : 

-  Nombre de noyaux désintégrés en une minute : 480 x 60 = 28800

► Activité de quelques objets.

► 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.

► Désintégration β^– :

-  La réaction nucléaire d’équation :

-   

-  En utilisant les lois de Soddy :

-  a = 0 et z = – 1

-  La particule émise  est un électron.

-  C’est une désintégration β^–.

► Radioactivité α :

-  Un noyau lourd instable éjecte une particule α et donne un noyau fils plus léger, généralement dans un état excité.

-   

-  En utilisant les lois de Soddy :

-  A = 210 et Z = 82

-  Le noyau issu de sa désintégration a pour numéro atomique : Z = 82.

-  C’est le plomb 210 :

► 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 :

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

-  E_libérée = |Δm| . c² = |m _(produits) – m _(réactifs)| . c²

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

-  La vitesse de la lumière c s’exprime en m / s.

-  c = 299792458 m / s.

-  Pour la réaction suivante :

-   

-  Expression de l’énergie libérée :

-   

-  Unités :

-  L’énergie s’exprime en joule (J)

► 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.

-  L’activité A d’un échantillon radioactif diminue au cours du temps. Cette diminution est caractéristique du noyau radioactif présent dans l’échantillon.

► Radioactivité α :

-  Un noyau lourd instable éjecte une particule α et donne un noyau fils plus léger, généralement dans un état excité.

-   

-  En utilisant les lois de Soddy :

-  A = 210 et Z = 86

-  Le noyau issu de sa désintégration a pour numéro atomique : Z = 86.

-  C’est le radon 222 :

► Nombre de neutrons émis :

-   

-  En utilisant les lois de Soddy :

-  On peut écrire : 1 + 235 = 140 + 93 + x

-  On tire : x = 3

-  On obtient :

-