Résumé — Les éléments chimiques et la radioactivité
Ce résumé condense l’exigible du chapitre. Deux idées à relier : les éléments chimiques naissent dans les étoiles, et un échantillon radioactif décroît selon une suite géométrique de raison 1/2.
D’où viennent les éléments ?
Un élément chimique est l’ensemble des atomes dont le noyau compte le même nombre de protons. Les éléments ne se sont pas formés sur Terre : ils viennent des étoiles.
Fusion nucléaire
Deux noyaux légers s’assemblent en un noyau plus lourd.
C’est l’énergie des étoiles. Exemple : ²₁H + ³₁H → ⁴₂He + neutron — nucléons et charge se conservent.
Fission nucléaire
Un noyau lourd se scinde en noyaux plus légers.
Fusion et fission sont inverses : on assemble des noyaux légers, on casse un noyau lourd.
Les abondances à connaître
Univers : H et He, hérités du début de l’Univers. Terre : O, H, Fe, Si, Mg. Êtres vivants : C, H, O, N. Savoir lire et commenter ces répartitions graphiques est exigible.
La radioactivité
La radioactivité est la désintégration spontanée d’un noyau instable. L’instant de désintégration d’un noyau est aléatoire — mais sur un grand nombre de noyaux, l’échantillon suit une loi parfaitement régulière.
La demi-vie
Après n demi-vies, il reste N₀/2ⁿ noyaux : une suite géométrique de raison 1/2. La demi-vie est caractéristique du noyau, indépendante des conditions.
Après 2 demi-vies, il reste 1/4 — pas 0
La moitié des noyaux restants disparaît à chaque demi-vie : 1/2, puis 1/4, puis 1/8… jamais zéro. Et la demi-vie n’a de sens que statistiquement : la désintégration d’un noyau donné reste imprévisible.
La datation radioactive
La proportion de noyaux restants donne l’âge d’un échantillon. Deux horloges à connaître :
- Carbone 14 : = 5 730 ans — pour dater des vestiges organiques (bois, os) de quelques milliers à quelques dizaines de milliers d’années.
- Uranium 238 : = 4,5 × 10⁹ ans — pour dater les roches et l’âge de la Terre.
La méthode : mesurer , en déduire le nombre de demi-vies écoulées, puis — ou lire directement la demi-vie sur une courbe de décroissance.
Applications médicales
Des noyaux radioactifs servent en imagerie (scintigraphie) et en traitement (radiothérapie). Précautions d’emploi à citer : limiter le temps d’exposition, s’éloigner de la source, interposer des écrans.