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Radioactivité et transformation nucléaire

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I- Noyau atomique

1) Structure

représentation d'un élément chimique

X: élément chimique

A: nombre de nucléons (masse)

Z: nombre de proton(+) (charge)

Nombre de neutron: A-Z

2) Isotopie

-Actuellement, on compte 112 éléments chimiques qui correspondent à 350 noyaux naturels et 2000 noyaux artificiels

-2 noyaux sont isotopes s'ils ont le même numéro atomique Z et un nombre de masse A différent

->Isotopes: même nombre de protons, nombre de neutrons différents

3) Stabilité des noyaux: diagramme de segrés

diagramme de segrés

-Zone central: noyaux stable (vallée de stabilité)

-Zone extérieurs: noyaux instable

II Radioactivité

1) Définitions

a) radioactivité

-Un noyau instable peut:

-expulser spontanément une particule

-émettre un rayonnement gamma ( γ), lumière de forte intensité

Cette réaction est appelé désintégration radioactive, il y a formation d'un autre élément

-La particule émise peut être:

- un électron e- pour la radioactivité β-

- un positron e+ pour la radioactivité β+

- un noyau d'hélium 42He , pour la radioactivité α

Désintégration radioactive: un noyau père se transforme spontanément et donne, un noyau fils, une particule , un rayon gamma (γ)

b) activité

-C'est la mesure de la radioactivité

-Unité: becquerel avec 1Bq = 1 désintégration/seconde

-Elle dépend de la masse de la quantité de matière

-Grandeur moyenne prise à un instant T

3) Propriété des désintégrations radioactives

Les désintégrations sont:

-Aléatoire

-Spontanée

-Inéluctable

Les désintégrations de dépendent pas :

-Des combinaisons chimiques dans laquelle est engagé l'atome qui contient le noyau radioactif

-De la température et de la pression

III Réactions nucléaire provoquées

1) La fission d'un noyau lourd

-Un noyau lourd est percuté par un neutron et éclate

->Formation de 2 noyaux plus léger (généralement radioactif), émission d'un rayonnement gamma

-La fission nucléaire s'applique aux noyaux fissibles

2) La fusion nucléaire des noyaux léger

-2 noyaux léger se rapprochent et fusionnent

->Formation d'un noyau plus lourd

-Émission de particules et d'un rayonnement magnétique

-Libération d'énergie

Cette réaction à lieu spontanément dans les étoiles (elle nécessite 15 millions de degrés C)

IV Comment écrire une réaction nucléaire

- Au cours d'une réaction nucléaire, il y a :

-Conservation du nombre de masse (A)

-Conservation du nombre de charge (Z)

Il suffit donc d'ajouter des nombres stœchiométriques ou des neutrons/positron/électrons/Noyaux d'hélium... pour garder le nombre de masse et de charge

V Quelle est l'énergie libérée par une réaction nucléaire ?

-La perte de masse dans une réaction nucléaire correspond à une libération d'énergie

-Énergie libérée= |mproduits - mréactifs| x célérité²

->E=mc2

E en joules, m en kg et c: vitesse de la lumière en m/s

REMARQUE: c= 299 792 458 m/s

=> énergie = matière

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