Exercices — La transformation nucléaire

1. Dans l’écriture $^{A}_{Z}\text{X}$ :

• $Z$ est le numéro atomique : le nombre de protons du noyau ;
• $A$ est le nombre de masse : le nombre de nucléons (protons + neutrons).

Le nombre de neutrons est donc $N = A - Z$.

2. On applique $N = A - Z$ :

• $^{12}_{6}\text{C}$ : 6 protons et $12 - 6 = 6$ neutrons ;
• $^{13}_{6}\text{C}$ : 6 protons et $13 - 6 = 7$ neutrons ;
• $^{14}_{7}\text{N}$ : 7 protons et $14 - 7 = 7$ neutrons.

3. Deux noyaux sont isotopes s’ils ont le même nombre de protons ($Z$ identique) mais un nombre de neutrons différent ($A$ différent). C’est le cas de $^{12}_{6}\text{C}$ et $^{13}_{6}\text{C}$ : même $Z = 6$, mais $A$ différent. Le noyau $^{14}_{7}\text{N}$ a $Z = 7$ : ce n’est pas un isotope du carbone, c’est un autre élément (l’azote).

Réflexe à retenir : même $Z$ = même élément. Si $Z$ change, on change d’élément chimique.

1. Dans une réaction nucléaire, il y a conservation :

• du nombre de masse $A$ (le nombre total de nucléons) ;
• du numéro atomique $Z$ (le nombre total de charges).

2. On écrit les deux conservations :

• conservation de $A$ : $238 = 4 + A$, donc $A = 238 - 4 = 234$ ;
• conservation de $Z$ : $92 = 2 + Z$, donc $Z = 92 - 2 = 90$.

L’élément de numéro atomique $Z = 90$ est le thorium :

$^{238}_{92}\text{U} \longrightarrow {^{4}_{2}\text{He}} + {^{234}_{90}\text{Th}}$

Astuce de vérification : additionne les $A$ et les $Z$ de chaque côté de la flèche — tu dois retrouver les mêmes totaux ($238 = 4 + 234$ ✓ et $92 = 2 + 90$ ✓).

1. Transformation physique : l’eau change d’état (solide → liquide) mais les molécules d’eau $\text{H}_2\text{O}$ restent les mêmes. Aucune espèce chimique n’est créée ni détruite.

2. Transformation chimique : des espèces disparaissent ($\text{CH}_4$, $\text{O}_2$) et d’autres apparaissent ($\text{CO}_2$, $\text{H}_2\text{O}$). Les atomes sont réarrangés, mais les noyaux ne sont pas modifiés.

3. Transformation nucléaire : les noyaux eux-mêmes sont modifiés, et de nouveaux éléments chimiques sont formés.

Réflexe à retenir : pour classer une transformation, demande-toi ce qui change — l’état (physique), les molécules (chimique) ou les noyaux (nucléaire).

1. On applique les deux lois de conservation :

• conservation de $A$ : $2 + 3 = 4 + A$, donc $A = 5 - 4 = 1$ ;
• conservation de $Z$ : $1 + 1 = 2 + Z$, donc $Z = 2 - 2 = 0$.

2. La particule X a un nucléon et aucune charge : c’est un neutron $^{1}_{0}\text{n}$.

$^{2}_{1}\text{H} + {^{3}_{1}\text{H}} \longrightarrow {^{4}_{2}\text{He}} + {^{1}_{0}\text{n}}$

3. Il s’agit d’une fusion car deux noyaux légers s’assemblent pour former un noyau plus lourd. Dans une fission, au contraire, un noyau lourd se brise en noyaux plus légers.

Réflexe à retenir : fusion = les petits fusionnent, fission = le gros se fissure.

1. Conservation du nombre de masse $A$. Attention : à droite, il y a deux neutrons !

$235 + 1 = 94 + A + 2 \times 1$

$A = 236 - 94 - 2 = 140$

2. Conservation du numéro atomique $Z$ (les neutrons ont $Z = 0$) :

$92 + 0 = 38 + Z + 0$

$Z = 92 - 38 = 54$

L’élément de numéro atomique 54 est le xénon : X est le noyau $^{140}_{54}\text{Xe}$.

$^{235}_{92}\text{U} + {^{1}_{0}\text{n}} \longrightarrow {^{94}_{38}\text{Sr}} + {^{140}_{54}\text{Xe}} + 2\,{^{1}_{0}\text{n}}$

3. C’est une fission : un noyau lourd (l’uranium 235) se brise en deux noyaux plus légers (strontium et xénon), avec émission de neutrons.

Astuce de vérification : refais les totaux — $A$ : $235 + 1 = 94 + 140 + 2 = 236$ ✓ ; $Z$ : $92 = 38 + 54 = 92$ ✓. Le piège classique en contrôle : oublier de compter le coefficient « 2 » devant les neutrons.