Transformations nucléaires et décroissance radioactive
Résumé de cours
Transformations nucléaires et décroissance radioactive Physique-Chimie · Tle · Les Génies des Sciences · geniesdessciences.com
Ce résumé condense l’exigible du chapitre. Une population de noyaux instables décroît exponentiellement — et cette horloge naturelle permet de dater.
Le vocabulaire du noyau
- Isotopes : noyaux de même numéro atomique et de nombres de masse différents.
- Radioactivité : désintégration d’un noyau instable — phénomène aléatoire, spontané et inéluctable. Rien ne peut l’accélérer ni la ralentir : la constante radioactive (en s⁻¹) est indépendante de la température, de la pression et de la forme chimique.
Écrire une équation nucléaire
Les lois de conservation
Dans toute réaction nucléaire, le nombre de masse A et le numéro atomique Z se conservent. C’est avec ces deux lois qu’on identifie le noyau fils ou le type de radioactivité.
Radioactivité α
Émission d’un noyau d’hélium : A perd 4, Z perd 2.
Radioactivité β⁻
A inchangé, Z augmente de 1 : un neutron s’est transformé en proton.
D’où vient l’électron β⁻ ?
Il ne préexiste pas dans le noyau : il naît de la transformation d’un neutron en proton. Le dire, c’est montrer qu’on a compris.
La loi de décroissance
Équation différentielle et solution
Équation différentielle linéaire du premier ordre. N : nombre de noyaux, λ en s⁻¹.
Temps de demi-vie
Durée au bout de laquelle la moitié des noyaux se sont désintégrés. Propre à chaque noyau.
Activité
Nombre de désintégrations par seconde, en becquerel (Bq). Elle suit la même loi de décroissance que N.
À chaque demi-vie, la moitié des noyaux restants disparaît : après 2 demi-vies il reste 25 %, après 3 il reste 12,5 % — jamais zéro.
Dater un événement
Datation
t en s, ou dans l’unité de t½ si λ y est exprimée. C’est le principe de la datation au carbone 14.
Deux « A » différents
Le symbole désigne le nombre de masse dans une équation nucléaire, et l’activité dans la loi de décroissance : deux grandeurs qui n’ont rien à voir. Le contexte tranche.
Protection contre les rayonnements ionisants — trois leviers à citer : réduire le temps d’exposition, augmenter la distance, interposer un écran. Applications médicales : imagerie (scintigraphie), radiothérapie.