Réactions Nucléaires Les Noyaux Atomiques Constitution des Noyaux Le noyau atomique est situé au centre de l’atome regroupant les protons et les neutrons, ou nucleons. Un noyau est représenté symboliquement par la notation dans laquelle • X est le symbole de l’élément chimique A est le nombre de masse : c’est le nombre total de protons et de neutrons Z est le numéro atomique, caractéristique de l’élément chimique c’est le nombre de pr On obtient le nombr On appelle nucléide I nombre de masse et Noyaux isotopes or 5 to View nextÇEge rence : N = A – Z. nt le même Deux noyaux isotopes poss dent le m me nombre de protons ais des nombres de neutrons différents. Autrement dit, des noyaux isotopes appartiennent à des nucléides différents du même élément. Exemple : (92 protons et 143 neutrons) et (92 protons et 146 neutrons) sont deux isotopes de l’uranium. Stabilité des noyaux La stabilité des noyaux est assurée par l’interaction forte mais il arrive que cette interaction ne soit pas suffisante. Dans ce cas le noyau est instable ou radioactif.
Attraction Forte : Attraction entre les gluons, qui composent les protons et les neutrons, ce qui résulte à une attraction entre les protons et neutrons, protons et protons et, neutrons et neutrons. Exemple : l’énergie nécessaire pour que le noyau d’un élément se brise, en MeV. Puisque les éléments les plus instables sont ceux qui ne nécessitent le moins d’énergie extérieure au système dont ils font partie, ce sont ceux qui sont aux extrémités de la courbe, alors que le Fer est l’élément le plus stable.
La fission, en transformant des atomes aux gros noyaux (A>200) en plusieurs atomes aux noyaux beaucoup plus petits, se rapproche du seuil de stabilité (Z=59). La fusion, en revanche, en combinant deux atomes aux noyaux extrêmement petits (Z=2 ou 3) pour en former un plus ros, et plus stable, se rapproche aussi du seuil de stabilité. Réaction Nucléaire Spontanées une réaction nucléaire est une réaction qul fait intewenlr les noyaux des atomes, comme l’indique son nom.
Elle est spontanée si elle se produit seule, sans intervention extérieure. La radioactivité La radioactivité est une réaction nucléaire au cours de laquelle un noyau instable, appelé noyau père, se désintègre en un autre noyau appelé noyau fils, avec émission de particule et de rayonnement gamma. La désintégratlon dun noyau est un phénomène : – aléatoire : on ne peut pas connaitre l’instant de désintégration d’un noyau néluctable: rien ne peut l’empêcher – indépendant des facteurs physiques ou chimiques.
Lois de conservation (ou lois de Soddy) Au cours d’une réaction nucléaire, il y a toujours conservation : – Du nombre de masse de la totalité des nucléons – De la nucléaire, il y a toujours conservation : – De la charge électrique C’est la charge électrique qui se conserve, pas le numéro atomique. Une particule peut avoir une charge électrique sans posséder de protons. Conservation du nombre de nucléons : Consewation du nombre de charges : Les différentes radioactivités Radioactivité a : Noyaux lourds 200) ayant trop de nucléons.
Ils se ésintègrent en émettant un atome d’hélium appelé particule a, et des rayons gamma. Exemple : le radium . Radioactivité p- Noyaux possédant trop de neutrons (AQOO). Ils se désintègrent en émettant un électron (particule p-) qui est écrit, par tradition. L’électron est éjecté du noyau après transformation d’un neutron en proton Exemple : le cobalt 60 Radioactivité . Noyaux possédant trop de protons (éléments artificiels, qui ne peuvent qu’être produit dans un accélérateur de particules). Ils se désintègrent en émettant un positon (particule 9+).
Le positon, antiparticule de l’électron, est éjecté du noyau après ransformation d’un proton en neutron Exemple : le phosphore 30 La désexcitation y Après désintégration, le noyau fils possède généralement trop d’énergie • il est « excité ». Il se désexcite en émettant un rayonnement y (gamma) désexcitation Activité d’une source radioactive L’activité A d’une source radioactive est le nombre de désintégration qui se produisent chaque seconde dans la source radioactive. L’activité s’exprime en becquerel (Bq).
Un Bq correspond à une désintégration par seconde. L’activité est proportionnelle au nombre de noyaux radioactifs de la source . X est la constante Le nombre de noyaux radloactifs diminuent au cours du temps, il en est de même pour l’activité. On appelle demi-vie la durée nécessaire pour que la moitié des atomes d’une source radioactive se désintègrent, donc pour que l’activité soit divisée par deux. Réactions Nucléaires Provoquées Une reaction nucléaire est provoquée si elle est le résultat du choc d’une particule ou d’un noyau projectile sur un noyau cible.
Les lois de conservation sont les mêmes que pour les réactions nucléaires spontanées. La fission nucléaire La fission nucléaire est une réaction au cours de laquelle un oyau lourd se casse en den deux noyaux plus légers sous l’impact d’un neutron. La réaction produit des neutrons qui à leur tour peuvent casser d’autres noyaux d’uranium : c’est une réaction en chaîne La fusion thermonucléaire La fusion est une réaction au cours de laquelle deux noyaux légers s’unissent pour former un noyau plus lourd.
Exemple Cette réaction ne se produ PAGF ute température car il produit qu’a très haute température car il faut vaincre la répulsion électrostatique des noyaux d’où son nom. C’est la fusion thermonucléaire qui fait briller les étoiles Équivalence masse et énergie En 1905, Einstein postule l’équivalence entre la masse et l’énergie : toute masse m possède une énergie de masse donnée par la relation E = me dans laquelle c est la célérité de la lumière dans le vide : c 3,00. . Exemple : le défaut de masse d’un noyau. Pour séparer un noyau en ses nucléons libres, il faut fournir de l’énergie ; cette énergie s’appelle l’énergie de liaison. Liensemble des nucléons séparés et immobile possède donc plus d’énergie que le noyau lui même. D’après la relation d’Einstein, les nucléons séparés ont une masse plus grande que le noyau. On appelle défaut de masse la différence. sse des protons = masse des neutrons – masse du noyau Perte de masse et énergie libérée Réciproquement, si au cours d’une réaction nucléaire, la masse finale est plus petite que la masse initiale, le système perd de l’énergie. Cette énergie libérée par le système, est fournie au milieu extérieur sous forme d’énergie cinétique de rayonnement. cz = I om le E = énergie libérée Am = variation de masse en kg c = célérité de la lumière en m/s En divisant le résultat par nt le résultat en eV c célérité de la lumière en m/s En divisant le résultat par 1,60. , on obtient le résultat en eV
