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Chapitre 10 : La Radioactivité 2018 Chapitre 10 : LA RADIOACTIVITE Objectifs
Utiliser la terminologie : nucléide, noyau, nucléon, proton, neutron, isotope, radioactivité, fission.
Savoir que la stabilité du noyau dépend du nombre de nucléons.
Utiliser des courbes de décroissance radioactive pour déterminer la période radioactive.
Mettre en évidence et interpréter l’émission spontanée des particules par des noyaux radioactifs
Connaitre les applications de la radioactivité I- RAPPORT MASSE ET ENERGIE I.1. Quelques définitions relatives aux noyaux d’atomes. I.1.1. Caractéristiques d’un noyau d’atome. La représentation symbolique du noyau d’un atome est : ZA X
X est le 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. I.1.2. Nucléide Un nucléide est l’ensemble des noyaux ayant le même nombre de nucléons A et le même nombre de protons Z. I.1.3. Elément Un élément est constitué par l’ensemble des particules, atomes et ions monoatomiques, ayant le même nombre de charge Z. I.1.4. Isotopes 1 Cours Préparé Par Dr KAMGA PLEGPLEG-LYFT / LYCLA –Dschang Chapitre 10 : La Radioactivité 2018 Des noyaux sont appelés isotopes s’ils ont le même nombre de charge mais des nombres de nucléons A différents. Par exemple : 12 6 C ; 13 6 C ; 14 6 C sont les isotopes du carbone I.2. Équivalence masse énergie I.2. 1. Energie de liaison La masse du noyau est inférieure à la somme des masses de chacun de ses nucléons. Cette masse ?m (défaut de masse) ne disparaît pas mais se transforme en énergie ?E : ?E = ?mc 2 Cette énergie assure la cohésion des constituants du noyau : on l’appelle donc l’énergie de liaison du noyau. I.2. 2. Equivalence masse-énergie Einstein a montré que la masse constitue une forme d’énergie appelée énergie de masse. La relation entre la masse (en kg) d’une particule, au repos, et l’énergie (en J) qu’elle possède est : E = mc 2 I.2.3. Unité de masse et d’énergie En physique nucléaire le Joule est une unité d’énergie mal adaptée ; c’est pourquoi on préfère l’électronvolt « eV ». : 1eV = 1,6.10-19 J On utilise également le MeV (= 106 eV) mieux adapté à l’échelle du noyau. La masse d’un noyau ou d’un atome est souvent exprimée en unité de masse atomique (symboles u). L’unité de masse atomique est le douzième de la masse d’un atome de carbone 12 : 1u= 12.10−3 = 1,66 ⋅ 10−27 kg 12NA D’après la relation ci-dessus, une masse égale à 1 u correspond à une énergie d’environ 931,5 MeV. (3.10 ) 2 8 1 u = 1, 66 ⋅ 10−27 × 2 1, 6.10 −19 6 .10 = 931,5 MeV / c 2 Cours Préparé Par Dr KAMGA PLEGPLEG-LYFT / LYCLA –Dschang Chapitre 10 : La Radioactivité 2018 Exemple : masse du proton = 1,672.10-27 kg = 1,00728 u = 938,28 MeV. I.3- Énergie de liaison du noyau I.3.1. Défaut de masse du noyau Expérimentalement, on a constaté que la masse du noyau atomique est inférieure à la somme des masses des nucléons qui le constituent. Dans le cas d’un noyau , en notant mp la masse du proton et mn la masse du neutron, on peut écrire : mnoyau < Z.mp + (A – Z).mn. On pose : ?m = Zmp + ( A − Z ) mn − mnoyau avec ?m : défaut de masse du noyau On remarquera que ?m >0. Exemple : Dans le cas du noyau d’hélium 24He , ?m = 2mp + 2mn − m ( 24He ) I.3. 2. Énergie de liaison du noyau L’énergie de liaison est l’énergie...