Chapitre 8 : radioactivit� et r�actions nucl�aires
I) la r�action nucl�aire
1) pourquoi un noyau peut-il �tre radioactif ?
A l�int�rieur du noyau il existe, entre les nucl�ons, des forces d�interactions r�pulsives et attractives. Si les forces r�pulsives sont sup�rieures aux forces attractives le noyau peut se casser : il est instable. Lorsqu'un noyau est instable il se d�sint�gre en �mettant d'autres particules plus petites et un rayon(gamma) .Un rayon est une onde �lectromagn�tique comme la lumi�re mais d'�nergie beaucoup plus importante.Ce ph�nom�ne est appel� la radioactivit�. Il s�agit d�une r�action nucl�aire (intervenant dans le noyau) spontan�e.
La radioactivit� a �t� d�couverte par Pierre et Marie Curie. Ils ont re�u le prix Nobel de physique en 1903.
2) diff�rents types de radioactivit� naturelle
On distingue 3 types de particules pouvant �tre �mise :
-
un noyau d'h�lium� 24He, appel� particule
-un �lectron, appel� particule (b�ta moins). L'�lectron poss�de un nombre de masse nulle et une charge �gale � -1 ( -1,6 x 10-19 C ).Sa formule est :
Ce type de radioactivit� est appel�e radioactivit� b�ta moins
- un positon ou particule , qui poss�de un nombre de masse nul et une charge �gale � +1 ( 1,6 x 10-19C ). Il correspond � un "�lectron positif ". Ce type de radioactivit� est appel�eradioactivit� .
Sa formule est :
3) activit� d�un �chantillon
animation : l�activit� en becquerel
L�activit� A d�un �chantillon correspond au nombre de d�sint�gration radioactive par seconde. Son unit� est le becquerel (Bq).
un becquerel correspond � une d�sint�gration par seconde.
exemple d�activit� :
l�eau du robinet : A = 1 Bq
lait : A = 80 Bq
corps humain : A = 120 Bq
poisson A = 200 Bq
granite A = 400 Bq
4) r�actions nucl�aires provoqu�es
On distingue 2 types de r�actions nucl�aires provoqu�es :
- La fission : elle correspond � la cassure d'un noyau lourd instable en noyaux plus l�gers et plus stable. La fission s'accompagne d'un d�gagement d'�nergie communiqu�e aux noyaux sous forme d'�nergie cin�tique, ou sous forme de rayonnement . Les r�actions de fission provoqu�es se d�roulent dans les r�acteurs des centrales nucl�aires.
-La fusion :c�est une r�action au cours de laquelle 2 noyaux l�gers instable s'unissent pour former un noyau plus lourd et plus stable.� La fusion d�gage de l'�nergie sous forme de rayonnementet d��nergie cin�tique des particules.Des r�actions de fusion se d�roulent dans le soleil.
II) �criture d�une r�action nucl�aire�
1) lois de conservation (lois de Soddy)
Une r�action nucl�aire spontan�e ou provoqu�e est symbolis�e par une �quation qui ob�it � 2 lois
- La somme des charges �lectriques des r�actifs est �gale � la somme des charges �lectriques des produits : le nombre de charge se conserve.
- La somme des nucl�ons des r�actifs est �gale � la somme des nucl�ons des produits. Le nombre de nucl�on se conserve.
2) exemple
animation : d�sint�gration dans la famille de l�uranium
R�action nucl�aire spontan�e | Particule �mise | Exemple de r�action | Conservation du nombre de masse | Conservation du nombre de charge �lectrique |
Radioactivit� alpha | Noyau d� H�lium | 238 = 4 + 234 | 92 = 2 + 90 | |
Radioactivit� b�ta moins | Electron | 14 = 0 + 14 | 6 = -1 + 7 | |
Radioactivit� b�ta plus | Positon | 123 = 0 + 123 | 53 = 1 + 52 |
R�action nucl�aire provoqu�e | Exemple de r�action | Conservation du nombre de charge �lectrique | Conservation du nombre de masse |
fission | 238 + 1 = 94 + 139 + 3x1 | 92 + 0 = 38 + 54 +3x0 | |
fusion | 2 + 3 = 4 + 1 | 1 + 1 = 2 + 0 |
III) �nergie lib�r�e au cours d�une r�action chimique
1) d�finition (Vid�o)
Au cours d'une r�action nucl�aire il ya perte de masse :� la masse des r�actifs est sup�rieure � la masse des produits form�s. Cette perte de masse est convertie en �nergie lib�r�e. L�expression de l��nergie lib�r�e est :
E(lib�r�e) = (mr�actifs - mproduits).c2 > 0
2) exemple
Le noyau de radium� instable� se d�sint�gre spontan�ment en radon et en h�lium. L��criture de la r�action est :
���� ����� ������+�����
L��nergie E� lib�r�e par cette r�action est :
E = [mRa �(mRn + mHe )� ] .c�
E = [-(221,970 + 4,001) + 225,977 ] � 1,66054�10�27 � (3,00�108 )�
E = 8,97�10�13 J