Ch 10

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Ch 10 : Radioactivité et réactions nucléaires l. Réactions nucléaires spontanées 1. Cohésion du noyau et radioactivité Dans le noyau deux types d’interactions s’affrontent – Les répulsions électriques qui ont tendance à détruire le noyau. – Les interactions nucléaires fortes qui assurent la cohésion du noyau. Certains noyaux sont alors stables et d’autres sont instables (ils se détruisent spontanément). Un noyau radioactif est instable. Il se transforme en noyau stable lors d’une transform père) se transforme particules.

La radioac ité 2. Lois de conservati radioactif (ou noyau t une ou plusieurs ou artificielle Lors des désintégrations nucléaires il y a conservation du nombre de charge Z et du nombre de nucléons A (lois de Soddy) Exemple : + A=A1+A2 et Z = ZI +Z2 Remarque : doc 2 p 139 Les noyaux stables (en noir) appartiennent à une zone appelée vallée de stabilité 3. Types de désintégrations a. Radioactivité a À cause d’un grand nombre de nucléons, les noyaux lourds émettent des particules a (noyaux d’hélium ) b. Radioactivité

Les noyaux radioactifs p— émettent des électrons accompagnés Exemple : 0 + + Remarque : Les radionucléides P+ possèdent un excès de protons. La réaction correspond à la transformation d’un proton en neutron. d

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Désexcitation y Le noyau fils est en général obtenu dans un état excité noté Y*. Le noyau fils évacue cette énergie excédentaire en émettant un rayonnement électromagnétique y 4. Activité d’une source radioactive L’activité A d’un échantillon radioactif est le nombre moyen de désintégrations qu’il produit par seconde. Unité : le becquerel (Bq) (1 Bq=l désintégration par seconde).

Remarque : L’activité dépend de la masse de l’échantillon. Elle diminue au cours du temps. Il. Réactions nucléaires provoquées 1. La fission nucléaire: réaction en chaîne Définition : La fission est une réaction nucléaire provoquée au cours de laquelle un noyau lourd « fissile » (de numéro atomique élevé) se divise en deux noyaux plus légers. Exemple : + Réaction en chaîne: Les neutrons émis lors de la fission peuvent ? leur tour provoquer la fission d’autres noyaux. 2. La fusion nucléaire Définition: Lors de la fusion nucléaire, deux noyaux légers s’unissent pour former un noyau plus lourd.

Exemple • Remarques : Pour que la fusion soit possible, les deux noyaux doivent posséder une grande énergie cinétique de façon à vaincre les forces de répulsion électriques. Pour cela le milieu doit être porté à très haute tempér uve alors sous forme de 2 réactions de fusion qui produisent l’énergie des étoiles. Ill. Bilan d’énergie 1. Equivalence masse énergie Postulat d’Einstein (1 905): Un système de masse m possède orsqu’il est au repos, une énergie: E = m c2 avec { E: énergie du système en joules (J) m: masse du système en kilogrammes (kg) c: célérité de la lumière dans le vide (c = 3,0x 108 m . -l) D 2. Unités de masse et d’énergie On utilise le joule mais plutôt à cette échelle l’électron volt (eV): lev = 1,60 x 10-19 J Remarques: 1 Mev= 106 1,60 x 10—13 J Il est possible d’utiliser comme unité de masse l’unité de masse atomique (u). 1,66 x 10-27 kg 3. Défaut de masse du noyau et énergie de liaison Expérimentalement, on a constaté que la masse du noyau tomique est inférieure à la somme des masses des nucléons qui le constituent.

On peut écrire: m(noyau) < Zx mp + (A-Z)x mn On appelle défaut de masse du noyau la quantité: Am () = Zx rnp (A—Z) x mn —m (noyau) On remarquera que Am > O. Définition: On appelle énergie de liaison d’un noyau, l’énergie qui correspond au défaut de masse de ce noyau. El =Arn () x c2 avec { El: énergie de liaison du noyau 0) 0 4. Energie libérée lors d’une réaction nucléaire Lors d’une réaction nucléaire la masse des produits est inférieure à la masse des réactifs. 3