radioactivité résumé de cours fiche bac
l'atome radioactivité	le noyau de l'atome : La représentation symbolique du noyau d'un atome est : ZA X X : symbole de l'élément chimique de numéro atomique Z. Z est le nombre de protons. Z est aussi appelé nombre de charge. A est le nombre de nucléons. A est aussi appelé nombre de masse. N = A - Z est le nombre de neutrons présents dans le noyau. Nucléide : l'ensemble des noyaux ayant le même nombre de nucléons A et le même nombre de protons Z. Élément : un élément est constitué par l'ensemble des particules, atomes et ions monoatomiques, ayant le même nombre de charge Z. Isotopes : des noyaux isotopes ont le même nombre de charge mais des nombres de nucléons A différents. la radioactivité : Un noyau radioactif est un noyau instable dont la désintégration (destruction) aléatoire s'accompagne: L'apparition d'un nouveau noyau L'émission d'une particule notée a, b - ou b + L'émission d'un rayonnement électromagnétique noté g. La radioactivité est une réaction dite nucléaire car elle concerne le noyau de l'atome alors que les réactions chimiques ne concernent que le cortège électronique sans modifier le noyau. Propriétés d'une désintégration : Aléatoire : Il est impossible de prévoir l'instant où va se produire la désintégration d'un noyau radioactif Spontanée : La désintégration se produit sans aucune intervention extérieure Inéluctable : Un noyau radioactif se désintégrera tôt ou tard, Indépendante de la combinaison chimique dont le noyau radioactif fait partie Indépendante des paramètres extérieurs tels que la pression ou la température. vallée de la stabilité : zone rouge : les noyaux sont stables. ( vallée de stabilité). zone jaune : les noyaux donnent lieu à une radioactivité de type a. Ce sont des noyaux lourds (N et Z sont grands donc A est grand) zone bleue : les noyaux donnent lieu à une radioactivité de type b -. ( noyaux qui présentent un excès de neutrons par rapport aux noyaux stables de même nombre de masse A) zone verte : les noyaux donnent lieu à une radioactivité b +. (noyaux qui présentent un excès de protons par rapport aux noyaux stables de même nombre de masse A. lois de conservation : lors d'une désintégration radioactive a ou b il y a conservation du nombre de charge Z et du nombre de nucléons A.
radioactivité a	Un noyau expulse un noyaux d'hélium .( le noyau de l'atome d'hélium porte deux charges positives) Les particules a sont expulsées avec des vitesses relativement faibles et sont arrêtées par quelques centimètres d'air ou par une feuille de papier, mais elles sont très ionisantes et donc dangereuses.
radioactivité b-	Un noyau émet un électron noté : -10e. un neutron du noyau se transforme en proton Les particules b - sont assez peu pénétrantes. Elles sont arrêtées par quelques millimètres d'aluminium
radioactivité b+	Un noyau artificiel (obtenu dans un réacteur nucléaire par exemple) émet un positon noté : 10e. un proton du noyau se transforme en neutron
désexcitation g	Le noyau fils est souvent obtenu dans un état excité (niveau d'énergie élevé). Ce noyau dans cet état excité est en général noté Y*. Le noyau fils ne reste pas dans cet état instable. Il libère cette énergie excédentaire en émettant un rayonnement électromagnétique g.
loi de décroissance radioactive	Soit un échantillon contenant N0 noyaux radioactifs à la date t0 =0 choisie comme date initiale. Soit N le nombre de noyaux radioactifs (non désintégrés) encore présents dans l'échantillon à la date t. l est la constante radioactive, caractéristique d'un radioélément. La demi-vie radioactive,(ou période) notée t½, d'un échantillon de noyaux radioactifs est égale à la durée au bout de laquelle la moitié des noyaux radioactifs initiaux se sont désintègrés.
activité	L'activité A d'une source radioactive est égale au nombre moyen de désintégrations par seconde dans l'échantillon. Elle s'exprime en becquerels dont le symbole est Bq (1Bq=1 désintégration par seconde). A = lN Une source radioactive est d'autant plus dangereuse, qu'elle comporte un grand nombre de noyaux radioactifs et que sa demi-vie est courte. Effets biologiques : L'action sur les tissus vivants dépend : du nombre de particules reçues par seconde. Ce nombre dépend de l'activité de la source et de son éloignement. de l'énergie et de la nature des particules émises et donc reçues. du fractionnement de la dose reçue. de la nature des tissus touchés. Les particules ionisantes et le rayonnement g sont capables de provoquer des réactions chimiques et des modifications dans la structure des molécules constituant la matière vivante. En particulier, ils peuvent induire des mutations génétiques lorsque l'ADN se trouve modifié.
équivalence masse énergie	Einstein postule que la masse est une des formes que peut prendre l'énergie. Un système de masse m possède lorsqu'il est au repos, une énergie: E = m.c2 E: énergie du système en joules (J) ; m: masse du système en kilogrammes (kg) ; c: vitesse de la lumière dans le vide (c=3,0.108m.s-1) Si le système (au repos) échange de l'énergie avec le milieu extérieur, (par rayonnement ou par transfert thermique par exemple), sa variation d'énergie DE et sa variation de masse D m sont liées par la relation : D E = D mc². unités souvent utilisées : 1 eV= 1,60.10-19 J ; 1MeV = 106eV ; 1 u = 1,67.10-27kg Énergie de liaison du noyau : on appelle énergie de liaison notée El d'un noyau l'énergie que doit fournir le milieu extérieur pour séparer ce noyau au repos en ses nucléons libres au repos. Défaut de masse du noyau D m : expérimentalement, on a constaté que la masse du noyau atomique est inférieure à la somme des masses des nucléons qui le constituent. On appelle défaut de masse d'un noyau la différence entre la masse totale des A nucléons séparés ( Z protons et A-Z neutrons), au repos et la masse du noyau formé, au repos El = D mc². L'énergie de liaison par nucléon d'un noyau est le quotient de son énergie de liaison par le nombre de ses nucléons. Un noyau est d'autant plus stable que son énergie moyenne par nucléon est grande.   La fission est une réaction nucléaire provoquée au cours de laquelle un noyau lourd "fissible" donne naissance à deux noyaux plus légers. La réaction se fait avec perte de masse et dégagement d'énergie.   La fusion nucléaire est une réaction au cours de laquelle deux noyaux légers s'unissent pour former un noyau plus lourd. La réaction se fait avec perte de masse et dégagement d'énergie.   Fusion du deutérium et du tritium : 21H + 31H ---> 42He + 10n On rappelle que El / A est l'énergie de liaison par nucléon soit environ : ( daprès la courbe d'Aston) pour 21H : -2 MeV/nucléons d'où : El(21H) = 2*(-2 ) = -4 MeV ; pour 31H : -3 MeV/nucléons d'où : El(31H) = 3*(-3 ) = -9 MeV ; pour 42He : -7 MeV/nucléons d'où : El(42He) = 4*(-7 ) = -28 MeV ; Energie mise en jeu par la réaction de fusion ci-dessus : El(42He) -El(31H )-El(21H) = -28+9+4 = -15 MeV. valeur négative, donc de l'énergie est libérée dans le milieu extérieur. Défaut de masse Dm de la réaction de fusion étudiée : Dm= m(n) + m(He) - m( 31H )-m( 21H ) Dm= 1,00869 + 4,00150 - 3,01550 - 2,01355 = - 0,01886 u Relation d'équivalence masse - énergie : D E=Dm c² Energie libérée par la réaction de formation d'un noyau d'hélium : Dm= - 0,01886 u = - 0,01886 * 1,66050 10 -27 = -3,13 10-29 kg. D E=Dm c² = -3,13 10-29 *( 2,99792 108)² = - 2,81 10-12 J Nombre de noyaux contenus dans m = 100 g de deutérium : quantité de matière (mol) = masse (g) / masse molaire (g/mol) = 100 / 2 = 50 mol puis multiplier par le nombre d'Avogadro NA : 50 * 6,02 1023 = 3,01 1025 noyaux. Energie libérée par la fusion m = 100 g de deutérium avec la quantité correspondante de tritium 3,01 1025*(-2,81 10-12) = - 8,40 1013 J.
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