PHYSIQUE-CHIMIE
Identification d’une réaction nucléaire
Objectif: comprendre et identifier une réaction nucléaire
Sommaire
1 ) Transformations de la matière
Les différents types de transformations qui peuvent être appliquées à la matière : physique, chimique et nucléaire.
- Radioactivité : La radioactivité est une transformation nucléaire spontanée. On en connaît 3 formes :
la radioactivité alpha (α ) ;
la radioactivité bêta ( β) :
la radioactivité gamma ( γ).
Une désintégration radioactive permet à un noyau instable de se transmuter pour devenir un noyau plus stable.
- Fission et fusion nucléaire:
- Fission nucléaire : Division d’un noyau lourd en deux noyaux plus légers accompagnée d’une libération d’énergie sous forme de rayonnement gamma et de neutrons, le plus souvent à la suite d’une collision avec un neutron avec la fission induite. La fission est possible pour quelques éléments très lourds.
- Fusion nucléaire : Formation d’un noyau lourd à partir de deux noyaux légers ou plus accompagnée d’une libération importante d’énergie sous forme de rayonnement gamma et de particules subatomiques.
Dans chaque cas les noyaux produits sont plus stables que les réactifs : ces réactions s’accompagnent donc d’un dégagement d’énergie.
2) Écriture et caractéristiques d’une transformation nucléaire
- Écriture d’une réaction :
Une transformation nucléaire peut être décrite par une équation bilan :
| réactifs produits |
Pour équilibrer cette équation-bilan : réactifs et produits doivent présenter le même nombre total de nucléons ; la somme des charges électriques des réactifs doit être égale à celle des produits ; pour chaque neutron « transformé » en proton (ou inversement) : un électron (ou un anti-électron) ainsi qu’un neutrino ( ), doivent être formés simultanément.
- Notion d’isotope et radioactivité:
Isotopes : Atomes d’un même élément chimique qui ont un nombre différent de neutrons dans leur noyau atomique, mais qui ont le même nombre de protons. Les isotopes d’un élément ont donc le même nombre atomique (et donc le même nombre de protons), mais un nombre différent de masse atomique en raison de leur nombre de neutrons différent.
Exemple:
Le carbone 12, noté 612C et le carbone 14, noté 614C contiennent le même nombre de protons : ce sont des isotopes.
- Les noyaux des isotopes instables peuvent subir des désintégrations radioactives et sont plus facilement fissiles.
- Pour la plupart des éléments jusqu’au calcium ( ) l’isotope le plus stable contient souvent autant de protons que de neutrons : c’est le cas du carbone 12.
- Énergie libérée :
La cohésion du noyau atomique est assurée par l’interaction forte
La transmutation de la matière, par le biais de la radioactivité, de la fission ou de la fusion, met en œuvre l’interaction faible qui assure la cohésion du noyau.
Pour déterminer l’énergie gagnée ou perdue lors d’une réaction nucléaire:
Comparer les masses atomiques des produits et des réactifs :
si les produits sont plus légers que les réactifs, c’est que de l’énergie a été libérée.
Dans le cas de la radioactivité, l’énergie et les particules émises endommagent la matière qu’elles traversent (en l’ionisant).