I : RAPPEL SUR L'ATOME

1 : NOYAU ET ISOTOPES.

Le noyau d'un atome correspondant à un élément X, comportant A nucléons et Z protons, est noté AZX.

EXEMPLE : 126C.

A : nombre de masse = nombre de nucléons.

Z : numéro atomique = nombre de protons.

( A – Z ) = nombre de neutrons.

Un élément est caractérisé par un même Z ( numéro atomique ) et un même symbole, mais peut différer par son nombre A ( nombre de masse ). On les appelle isotopes. Deux isotopes appartiennent néanmoins au même élément.

EXEMPLE : 126C et 146C.

→ Ils ont chacun le même nombre de protons ( 6 ) mais ont un nombre de neutrons différents ( 6 pour le premier et 8 pour le deuxième ).

REMARQUE : Ce qui diffèrent entre deux isotopes, c'est le nombre de neutrons. Ces isotopes sont qualifié de noyau instable. On dit qu'ils sont radioactif.

2 : LA RADIOACTIVITÉ.

DÉFINITION : Un noyau radioactif est un noyau instable ( noyau père ) qui peut se désintégrer spontanément en donnant un autre noyau fils, et en émettant une particule ( noyau d'hélium, électron ou positon ) et un rayonnement γ.

On considère que les noyaux à faible nombre de masse ( A < 20 mais il existe néanmoins des exceptions ) et donc à N=Z sont des noyaux considéré comme relativement stable.

C'est donc l'excès de Neutrons qui rend le noyau instable. La radioactivité est donc la transformation d'un noyau instable en un noyau stable avec l'émission d'un rayonnement.

II : DIFFÉRENTS TYPES DE DÉSINTÉGRATION

Une réaction nucléaire spontanée peut être modélisée par une équation qui obéit aux deux lois suivantes :

- La somme des nombres de charge des noyaux formés est égale à la somme des nombres de charge des noyaux détruits.

- La somme des nombres de nucléons des noyaux formés est égale à la somme de nucléons des noyaux détruits.

Autrement dit, dans une réaction, il y a conservation de A et de Z.

AZX → A'Z'Y* + azP

( A = A' + a ; Z = Z' + z )

On distingue trois types de désintégrations radioactives :

1 : LA RADIOACTIVITÉ α

DÉFINITION : La radioactivité α est l'émission de noyaux d'hélium 42He par certains noyaux. Les noyaux d'hélium sont aussi appelés particules ou rayons α.

Les noyaux émetteurs α ont des nombres de masse et de charge élevés ( A > 200 ; Z > 82 ). La radioactivité α se traduit par une réaction nucléaire représentée par l'équation :

( Noyau Père ) AZX → 42HE + A'Z'Y* ( Noyau fils )

A' et Z' sont reliés à A et à Z par les règles de conservation du nombre de nucléons et de la charge électrique. Ainsi, A = A'+4 et Z = Z' +2. On obtient alors :

AZX → 42HE + A-4Z-4Y*

EXEMPLE : 23892U → 23490Th* + 42He.

REMARQUE : Le noyau fils se situe deux cases avant dans le tableau périodique des éléments.

2 : LA RADIOACTIVITÉ β-.

DÉFINITION : La radioactivité β-, encore appelée rayonnement β-, est l'émission d'électrons par certains noyaux.

La désintégration β- est le propre des nucléides instables trop riches en neutrons ; elle résulte de la désintégration, dans le noyau, d'un neutron qui se transforme en un proton avec émission d'un électron.

L'électron est représenté par la notation 0-1e.

La réaction nucléaire β- est représentée par l'équation :

AZX → 0-1e + A'Z'Y*

AZX → 0-1e + AZ+1Y*

EXEMPLE : 6027Co → 6028Ni* + 0-1e

3 : LA RADIOACTIVITÉ β+.

DÉFINITION : La radioactivité β+, encore appelée rayonnement β+, est l'émission de positrons ( antiparticule ) par certains noyaux.

La radioactivité β+ se produit avec des nucléides obtenus artificiellement au laboratoire. C'est pourquoi on la qualifie de radioactivité artificielle, elle est caractéristique des noyaux trop riches en protons. Elle résulte de la désintégration, dans le noyau, d'un proton qui se transforme en un neutron avec émission d'un positron.

Le positron, noté 0+1e est une particule de masse égale à celle de l'électron mais de charge opposée. La réaction nucléaire β+ est représentée par l'équation :

AZX → 0+1e + A'Z'Y*

AZX → 0+1e + AZ-1Y*

EXEMPLE : 3015P → 3014Si* + 0+1e

4 : MAIS D'OÙ VIENNENT L'ÉLECTRON ET LE POSITRON ?

La particule 0-1e qui obéit à la désintégration β- : le noyau fils a un proton de plus que le noyau père qui a un neutron de plus.

10X → 11Y + 0-1e + γ

La particule 01e qui obéit à la désintégration β+ : le noyau fils à un proton de moins que le noyau père. Le noyau fils a donc un neutron de plus que le noyau père.

10X → 01Y + 1-1p + γ

5 : L'ÉMISSION DE RAYON γ.

Lors d'une réaction nucléaire, le noyau père qui est instable expulse une particule et donne un noyau fils dans l'état excité Y*. Cette énergie en trop est libérée sous forme de rayons γ ( gamma ).

Y* → Y + γ

6 : LE CHOIX DU TYPE D'ÉMISSION.

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Olivier

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