Décroissance radioactive -cours 3

Cours N°3 Décroissance radioactive  

Cours de soutien Physique et Chimie 2éme bac inter, filière sciences mathématiques A et B biof PDF

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physique chimie: Résumé Décroissance radioactive - soutien scolaire en ligne

I – Stabilité et instabilité des noyaux

1– Composition du noyau

Le noyau d’un atome est constitué de nucléons ( protons et neutrons).
Le noyau d'un atome d'un élément chimique est représenté par le symbole :
avec :
𝑨: nombre de masse et représente le nombre de nucléons (protons et neutrons).
𝒁 : nombre de charge et représente le nombre de protons.
𝑵 : nombre de neutrons se détermine par l’expression : 𝑵 = 𝑨 − 𝒁 .

2– L’élément chimique

L’élément chimique est constitué par l’ensemble des atomes et des ions ayant le même nombre de protons.

3– Les nucléides

Dans la physique atomique, un nucléide est l’ensemble des noyaux ayant le même nombre de nucléons 𝑨 et le même nombre de protons 𝒁.

4– Les isotopes

On appelle les isotopes d’un élément chimique, les nucléides qui possèdent le même nombre de protons mais de nombre de neutrons différent (nombre de nucléons 𝑨).

5– Dimension du noyau

On modélise le noyau d’un atome par une sphère de rayon 𝒓 varie avec le nombre de nucléons 𝑨 selon l’expression suivante : `r=r_{0}A^{\frac{1}{3}}` avec `r_{0}=1,2 .10^{-15}` le rayon de l’atome d’hydrogène.

6– Le diagramme (𝑵,𝒁) : Diagramme de Segré

Certains noyaux conservent toujours la même structure, on dit que ses noyaux sont stables. Et il y a des noyaux qui se transforment spontanément à d'autres noyaux après l'émission de rayonnement, on dit que ses noyaux sont instables ou noyaux radioactifs. Le diagramme Segré montre l’emplacement des noyaux stables et des noyaux radioactifs. De sorte que chaque noyau est représenté par un petit carré d’abscisse 𝒁 le nombre de protons et d’ordonnée 𝑵 le nombre de neutrons. La zone centrale rouge s'appelle la vallée de stabilité et comprend les noyaux stables.

II – La radioactivité

1– Activité

Henri Becquerel s’intéresse a étudié le phénomène de la fluorescence des sels d’uranium qui émet des rayons visibles après une exposition par les rayons solaires pendant une durée suffisante. Henri Becquerel fait une observation inattendue « au hasard », en fait à un contretemps. Le mercredi 26 et le jeudi 27 février 1896, Becquerel prépare ses plaques photographiques et ses lamelles recouvertes de sels d’uranium. Le soleil nécessaire, pense-t-il, pour exciter les sels d’uranium phosphorescents étant absent, il remet au lendemain ses expériences en rangeant dans un tiroir voisin les lamelles et les plaques photographiques bien enveloppées et protégées. Le vendredi et le samedi, le temps restant couvert, l’expérimentation est encore retardée. Le dimanche 1er mars, Becquerel décide de développer les plaques photographiques. Il constate alors avec surprise, que les plaques (pourtant dûment protégées) sont impressionnées. Il s’empresse de refaire l’expérience en vérifiant avec soin toutes les étapes du protocole opératoire, afin d’éliminer toute cause due à une éventuelle erreur de manipulation. Il ne peut que constater l’absence de causalité entre l’émission d’un rayonnement par les sels d’uranium et leur préalable insolation. Il venait de découvrir la radioactivité.

2– Définitions

- Un noyau radioactif est un noyau instable qui se désintègre spontanément en émettant une particule.
- La radioactivité est une désintégration naturelle d’un noyau radioactif à un noyau fils plus stable avec émission d’une particule.

3– Propriétés de la radioactivité

La radioactivité est
- Aléatoire : on ne peut pas prédire l’instant exact où un noyau va se désintégrer.
- Spontanée : la désintégration se fait sans intervention extérieure.
- Inévitable : le noyau radioactif sera désintégrer tôt ou tard, rien ne peut l’empêcher.
- Ne dépend pas des facteurs extérieurs comme la pression, la chaleur, …
- Ne dépend pas de liaisons chimiques formées par l'atome qui contient le noyau radioactif.

4– Lois de conservation

Les transformations nucléaires obéissent à des lois de conservation, appelées lois de conservation de Soddy : Lors des transformations nucléaires, il y a conservation du nombre de charge Z et du nombre de nucléons A

5– Les différents types d’émissions radioactives

A- Radioactivité 𝜶
B- Radioactivité 𝜷
D- Le rayonnement 𝜸

6– La famille radioactive

III – Loi de décroissance radioactive

1– La loi de décroissance radioactive

2– Constante de temps d’un échantillon radioactif
3– Demi-vie radioactive
4– Activité d’un échantillon radioactif
5– La datation par la radioactivité
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