Ii-1 Activité : historique de la découverte de la radioactivité naturelle et de la radioactivité artificielle
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CHAPITRE VIII : RADIOACTIVITE ET REACTIONS NUCLEAIRES
I-1) Composition d’un noyau Les particules constitutives du noyau d’un atome sont appelées …………………………….. . Parmi les nucléons on distingue :
N.B. e = 1,602 x 10-19 C ; mp≈ mn≈ 1,7 x 10-27 kg Un noyau donné est désigné par le symbole : où :
N.B Le nombre de neutrons est A-Z Exercice Donner le symbole du noyau de l’atome de chlore (Cl) comportant 17 protons et 18 neutrons. I-2) Isotopes Deux noyaux sont isotopes s’ils possèdent le même ………………………………………………………………………………………….. et des nombres de …………………………………………………………. différents. Exemple : Isotopes naturels de l’oxygène  (99,76%*) (0,04%*) (0,20%*)*pourcentage atomique dans les composés naturels. II) COHESION D’UN NOYAU ET RADIOACTIVITE II-1) Activité : historique de la découverte de la radioactivité naturelle et de la radioactivité artificielle Document 1 Animation du CEA (Commissariat à l’Energie Atomique) : « Découverte-de-la-radioactivité.swf ». Document 2 « C’est de la physique », extrait vidéo de l’adaptation cinématographique réalisée par Claude Pinoteau d’une pièce de théâtre de Jean-Noël Fenwick (crée le 19 septembre 1989 au théâtre des Mathurins). Celle-ci est inspirée de la vie de Pierre et Marie Curie et raconte leurs travaux à l'École supérieure de physique et de chimie industrielles de la ville de Paris (ESPCI ParisTech), au cours desquels ils ont découvert le polonium et le radium. D’après encyclopédie Wikipédia Document 3 Document intitulé « la découverte d’un nouvel élément » à la page 135 de votre livre. Document 4 « En 1898, Marie Curie, physicienne française d’origine polonaise, choisit comme sujet de thèse de doctorat l’étude » du rayonnement Uranique découvert en 1896 part Henri Becquerel. « Elle examine systématiquement un grand nombre de composés chimiques et de minéraux, et découvre que les minerais d’uranium telle la pechblende émettent plus de rayonnement que l’uranium lui-même. Elle déduit de ce fait remarquable que ces substances contiennent, en très petite quantité, un élément beaucoup plus actif que l’uranium. Pierre Curie, son mari, joint ses efforts à ceux de Marie et après avoir manipulé des tonnes de minerai, ils parviennent à isoler deux nouveaux éléments radioactifs, le polonium puis le radium…Pour la découverte de la radioactivité naturelle, Henri Becquerel et les Curie reçoivent le prix Nobel de physique en 1903. » Physique Chimie 1°S, collection Sirius aux éditions Nathan, page 182. Document 5 En 1934, Irène fille ainée du couple Curie, et son mari Frédéric Joliot, découvrent la radioactivité artificielle en provoquant une transformation nucléaire qui produit de nouveaux noyaux radioactifs. Une feuille d’aluminium bombardée avec des noyaux d’hélium  donne des noyaux de phosphore radioactif  , un isotope du phosphore stable  , jamais observé dans la nature. Ils le démontrent en isolant chimiquement le phosphore produit avant qu’il ne se désintègre en silicium par radioactivité .Le prix Nobel de chimie leur est attribué en 1935 pour cette découverte qui trouvera rapidement de nombreuses applications.Physique Chimie 1°S, collection Sirius aux éditions Nathan, page 182. A l’aide des différents documents répondre aux questions suivantes :
II-2) Cohésion d’un noyau Au sein d’un tout petit volume, le noyau, il existe des forces de répulsion (interaction électromagnétique) considérables entre les protons chargés positivement. La cohésion du noyau ne peut donc être assurée que par des forces attractives agissant à très courte distance (interaction forte). Selon le nombre de protons et de neutrons dans un noyau donné chacune des interactions antagonistes (interaction forte et interaction électromagnétique) peut être plus ou moins importante rendant le noyau plus ou moins stable. II-3) Diagramme de stabilité (N, Z) II-3-1) Présentation L’ensemble des noyaux connus (artificiels ou naturels) sont classés dans un diagramme (N, Z) appelé aussi diagramme de Segré (voir ci-dessous). Le logiciel Nucléus que vous allez utiliser reprend ce diagramme. Sur le diagramme de stabilité (N, Z) :
II-3-1) Activité Utilisez le logiciel Nucleus pour répondre aux questions suivantes :
II-4) Qu’est-ce que la radioactivité ? Un noyau instable appelé noyau …………………………….. , est susceptible de se décomposer de manière …………………………….. et …………………………….. :
On parle alors de transformation nucléaire. Le phénomène associé est appelé radioactivité. II-5) Différence entre radioactivité naturelle et artificielle La radioactivité est dite naturelle lorsque les noyaux instables existent dans la ……………………………………. ; elle est dite artificielle lorsqu’ils sont créés en ……………………………………..
III-1) Lois de conservation ou lois de Soddy Lors d’une transformation nucléaire il y a conservation :
III-2) Radioactivité - et +
*radioativité - : l’interaction faible intervient un neutron est transformé au sein du noyau en proton, un électron et un antineutrino sont éjectés du noyau :   +  + antineutrino*radioativité + : l’interaction faible intervient un proton est transformé au sein du noyau en neutron, un positon et un neutrino sont éjectés du noyau : +  + antineutrinoIII-3) Exercice Faire l’exercice 23 à la page 147 de votre livre. III-4) Emission Le noyau fils issu d'une désintégration ou est le plus souvent dans un état excité instable (noté  ). Il devient stable en libérant son excédant d’énergie sous forme d’un rayonnement électromagnétique de même nature que la lumière mais invisible et de très grande énergie, appelé rayonnement .Equation de l’émission : Exemple : émission suite à une désintégration radioactive  …………….. + ……………..…………….. …………….. + …………….. III-5) Activité d’un échantillon radioactif Les noyaux d’un échantillon radioactif ne se désintègrent pas tous simultanément : l’activité nous renseigne sur la rapidité de la disparition des noyaux radioactifs. L’activité A d’un échantillon radioactif est le nombre de désintégrations qu’il produit par seconde. L’unité de A est le becquerel (Bq) ; 1Bq = 1 désintégration par seconde. Activité moyenne de quelques objets quotidiens, donnée pour 1 kg : voir doc. 4 page 139 du livre Page sur 5 |
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et indiquer s’ils sont stables ou instables. Parmi les noyaux instables indiquer ceux qui sont instable par excès de protons, par excès de neutrons ou excès de nucléons.
