I. Noyaux et radioactivité
1. Notation d’un noyau
Un noyau est noté :
AZX
- X : symbole chimique ;
- Z : numéro atomique (nombre de protons) ;
- A : nombre de masse (protons + neutrons).
2. Radioactivité
La radioactivité est un phénomène spontané au cours duquel un noyau instable se transforme en émettant des particules et/ou un rayonnement.
II. Lois de conservation dans une désintégration
Pour une désintégration nucléaire :
AZX → produits + rayonnements
- La somme des nombres de masse A est conservée.
- La somme des numéros atomiques Z est conservée.
III. Types de radioactivité
1. Émission α
- Émission d’une particule α : noyau d’hélium 42He.
- Transformation :
AZX → A−4Z−2Y + 42He
2. Émission β⁻
- Émission d’un électron e⁻ et d’un antineutrino.
- Un neutron se transforme en proton dans le noyau :
AZX → AZ+1Y + e⁻ + ν̅
3. Émission β⁺
- Émission d’un positon e⁺ et d’un neutrino.
- Un proton se transforme en neutron :
AZX → AZ−1Y + e⁺ + ν
4. Rayonnement γ
- Émission d’un photon γ de haute énergie.
- Le noyau passe d’un état excité à un état plus stable, sans changer de A ni de Z.
IV. Activité et loi de décroissance
L’activité A(t) d’un échantillon radioactif est le nombre de désintégrations par seconde :
A(t) = λ N(t)
- N(t) : nombre de noyaux radioactifs présents à la date t ;
- λ : constante radioactive ;
- Unité de A : becquerel (Bq).
La loi de décroissance radioactive est :
N(t) = N0 e−λ t
1. Demi-vie
La demi-vie T½ est la durée au bout de laquelle le nombre de noyaux radioactifs (ou l’activité) est divisé par 2 :
N(T½) = N0 / 2
On montre que : T½ = (ln 2) / λ
V. Applications et risques
- Médecine (imagerie, radiothérapie).
- Datation (carbone 14, potassium-argon…).
- Production d’énergie (réacteurs nucléaires, même si la fission contrôlée relève des réactions provoquées, voir leçon 19).
- Nécessité de protection contre les rayonnements ionisants (blindage, distance, temps d’exposition limité).
VI. À retenir
- Les désintégrations radioactives respectent les lois de conservation de A et Z.
- Les rayonnements α, β⁻, β⁺ et γ correspondent à des transformations nucléaires différentes.
- La décroissance radioactive est aléatoire à l’échelle microscopique, mais suit une loi exponentielle à l’échelle macroscopique.
- La demi-vie est caractéristique d’un noyau et indépendante des conditions extérieures.
Fiche réalisée à partir du cours « Réactions nucléaires spontanées » (Physique-Chimie Terminale C, ecole-ci.org).
Créé par Haniel_dev