He e e

Piste de correction - Chap 8 - A1
Q1. Le noyau de l’atome de symbole X est représenté par :
avec :
A
Z
X
A le nombre nucléons et Z le nombre de charges (numéro atomique).
Q2. Un élément chimique est l’ensemble des particules ayant même numéro atomique Z.
Q3. Un nucléide est l’ensemble des noyaux ayant le même nombre de proton et le même nombre de neutrons.
Un nucléide est donc un ensemble de noyaux identiques ayant même A et même Z. Un nucléide est caractérisé par A
et Z.On connaît environ 1500 à 2000 nucléides dont environ 350 naturels.
Q4. Des noyaux faisant partie du même élément chimique, mais pas du même nucléide, sont dits isotopes. Des isotopes
ont donc le même numéro atomique Z mais pas le même nombre de nucléons A.
Exemples :
• Les trois isotopes de l’hydrogène :
1
1
•
H (proton) ; 21 H (deuton ou deutéron : noyau de deutérium) ; 31 H (triton : ou noyau de tritium)
Quelques isotopes du carbone :
12
6
C (noyau de carbone 12) ; 136 C (noyau de carbone 13) ; 146 C (noyau de carbone 14).
Q5. Un atome radioactif est un atome instable. Cette instabilité est due à un excès de protons ou de neutrons ou des
deux. La radioactivité se mesure en Becquerel.
Q6.
objet
Corps humain
Eau minérale
engrais
légumes
granit
Mesure (Bq)
8000-10000 Bq
1-2 Bq
5000 Bq/kg
100 Bq/kg
8000 Bq/kg
Élément
responsable
K 40
C14
Radium Ra
uranium U
Roche la plus
radioactive
Q7. Les protons se repoussent et malgré cela les noyaux comportant plusieurs protons dans une zone de très petites
dimensions existent. C’est l’interaction forte (interaction nucléaire) qui unit les différents nucléons, cette interaction
est beaucoup plus intense (environ  1000) que la répulsion due à l’interaction électromagnétique entre charges de
même signe. Mais la portée de l’interaction forte est très faible,de l’ordre de 1,5 fm, alors que l’interaction
électromagnétique porte à l’infini. Ainsi lorsque le volume du noyau devient trop important la somme des forces
répulsives peut rivaliser avec la somme des forces attractives. Si la cohésion du noyau est insuffisante, il est instable
et peut se désintégrer spontanément : le noyau est radioactif. Dans certains cas, une autre interaction dite « faible »
rend également le noyau instable.
Q8. La radioactivité est le phénomène de désintégration d'un atome instable en au autre atome. Cette désintégration
peut se faire de 3 façons différentes, appelées alpha, béta et gamma.
Q9. La radioactivité alpha consiste à la désintégration de l'atome instable avec l'émission d'une particule alpha qui est une
4
particule d'hélium (2p, 2n). Elle se note 2 He .
Q10. La radioactivité béta consiste à la désintégration de l'atome instable avec l'émission d'une particule qui est :
•
•
1S
0
−1
e .
0
pour la radioactivité béta plus, un anti-électron. Elle se note +1e .
pour la radioactivité béta moins, un électron. Elle se note
5
Q11. La radioactivité gamma n'émet pas de particule mais un rayonnement.
Q12. Ordre croissant la pénétration des 3 radioactivités : alpha, béta, gamma.
Q13. Un Becquerel correspond à une désintégration d'atome par seconde.
Un compteur Geiger compte le nombre d'interaction entre les particules du gaz rare qu'il contient et les particules
ionisés (alpha, béta, gamma) qui arrivent dans son tube.
Ces « rayonnements » arrachent les électrons aux atomes du milieu qu'ils traversent. Ceci génère un courant
électrique qui est mesuré par le compteur.
Q14.
Q15. La dose annuelle moyenne d'origine naturelle reçue en France est de 2mS/an.
Les effets de l'énergie absorbée dépendent de l'organe exposé.
Les limites d'exposition tolérées étaient :
• aux USA en 1992 à 50mS/an.
• aux USA aujourd'hui à 4mS/an.
• en France aujourd'hui à 1mS/an.
Q16. Représentation symbolique du phosphore 31 :
On peut donc en déduire qu’il est constitué de :
• - Z = 15 donc 15 protons.
• - A – Z = 31 – 15 = 16 neutrons.
15
31
P .
Q17. Les 3 noyaux de phosphores ont le même nombre de protons mais un nombre de neutrons différents : ce sont des
isotopes.
Q18.
t (en jours)
t=0
T1/2 = 14,3
2t1/2 = 28,6
3t1/2 = 42,9
4t1/2 = 57,2
5t1/2 = 71,5
A (en MBq)
106
53
27
13
6,6
3,3
Soit t1/5 la durée au bout de laquelle l’activité à été divisée
par cinq.
A1 /5=
Ao 106
=
=21,2 MBq
5
5
A l’aide de la courbe, on constate que l’activité de
l’échantillon est divisée par cinq au bout de 33 jours.
Q19.
15
31
0
P → 14
30 Si + +1e
Q20. On constate que :
• le nombre de masse A se conserve
• le nombre de charge Z se conserve.
1S
Ces deux constatations peuvent se
constituent les lois de Soddy.
généraliser :
elles
6

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