Transcript La radioactivité naturelle

Chap 8
1S ………..- Chap …….
La radioactivité naturelle
Bloc : Comprendre
Ref : radioactivité_nat
Fiche élève
Table des matières
I. L'atome et son noyau ................................................................................................................................................. 1
II. Réactions nucléaires spontanées........................................................................................................................... 1
a) Instabilité et radioactivité ........................................................................................................................ 1
Document : Diagramme de Segré ..................................................................................................................2
b) Exemples de radioactivité .........................................................................................................................2
Document 2B p 136- La radioactivité du radon ..........................................................................................2
c) Activité d'un échantillon radioactif ........................................................................................................2
III. Comment écrire une équation de réaction nucléaire ......................................................................................3
1) Lois de Soddy. .......................................................................................................................................................3
2) Les différents types de réactions nucléaires spontanées. .........................................................................3
a) radioactivité α ................................................................................................................................................3
b) radioactivité β- ...............................................................................................................................................3
c) radioactivité β+ ...............................................................................................................................................4
c) radioactivité γ .................................................................................................................................................4
IV. Activité de synthèse: la scintigraphie……………………………………………………………………………………………………….….…4
NOTIONS ET CONTENUS
COMPETENCES ATTENDUES
Cohésion du noyau, stabilité.
Radioactivité naturelle et artiicielle.
Recueillir et exploiter des informations sur la
découverte de la radioactivité naturelle ( et de
la radioactivité artiicielle).
Activité.
Connaître la déinition et des ordres de
grandeur de l’activité exprimée en Becquerel.
Lois de conservation dans les réactions nucléaires
Utiliser les lois de conservation pour écrire
l’équation d’une réaction nucléaire.
I. L’atome et son noyau
A : ………………………………………………
Z : ………………………………………………
N = ………….. : ………………………………………………….
Exemple ci-contre :
…… électrons qui gravitent autour du ……………. de ………..
……… nucléons dans le ………………………
…….. protons dans le ……………………
…….. neutrons dans le ………………..
II.Réactions nucléaires spontanées.
a) Instabilité et radioactivité.
La stabilité des noyaux résulte de la compétition entre deux interactions :
1/5
◦
◦
L’interaction forte:
………………………………………..
intense à courte distance
active sur les noyaux tels que N = Z
L’interaction Coulombienne (électrique):
…………………………………………………………………………………………..
agit à plus longue distance
dix fois moins active que l’interaction forte
Lorsque A augmente, l’interaction Coulombienne, bien que moins intense finit par l’emporter sur l’interaction forte.
Les forces répulsives sont ainsi plus intenses : il y a désintégration du noyau.
Malgré l’interaction forte, sur les 1 500 noyaux connus (naturels et
artificiels (c.a.d créés en laboratoire)), seuls 260 sont stables. Les autres
se…………………………………………………………………….., plus ou mois
rapidement selon leur composition.
Pour localiser ces deux types de noyaux, on utilise un diagramme (N,Z)
dit aussi diagramme de …………………….(voir TP). Les noyaux stables
se situent dans une zone de ce diagramme appelée « vallée de
stabililité », où N = A- Z désigne le nombre de neutrons, et Z le nombre
de protons (voir livre p 136) :
On voit que pour Z<20, les noyaux stables se situent
sur la ……………………………. N=Z, (autant de protons que de
neutrons).
Ensuite, la stabilité du noyau n’est assurée que si le
nombre de neutrons est ……………………………… au nombre de
protons (si Z est trop élevé, les forces électrostatiques
l’emportent sur les forces nucléaires et les noyaux se
désintègrent).
Donc aucun noyau dont Z>83 ………………………………....
b) Exemples de radioactivité présente dans la
nature :
- Voir TP – Partie « Mesures »
- Etude de document p.136
activité 2B ; Lecture
La radioactivité est un …………………………………………………………………………………………..…………., qui nous entoure.
c) Activité d'un échantillon radioactif.
L'activité A d'un échantillon radioactif est………………………………………………………………………………………...
Elle s'exprime en …………………………………………………. (Bq).
Une désintégration par seconde = un Becquerel = 1 Bq
Exemple : Un compteur de particules émises permet de mesurer la radioactivité naturelle chez un adolescent de 60kg : on détecte en
moyenne 620 particules émises en 100ms. Donnez l’activité de l’adolescent :
Exercice p 146 n°10
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III.Comment
Comment écrire une équation de réaction nucléaire ?
1. Lois de Soddy.
Une réaction nucléaire sert à décrire la transformation d’un noyau instable en noyau stable,
stable tout comme l’équation de la réaction
chimique. Mais ici, cette réaction ne concerne que les ……………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………….
Lois de conservation dites de lois de Soddy:
Lors d’une réaction nucléaire,
aire, il y a conservation du nombre de ……………………………..
……………………………..… ……………………………..………..
……………………………..
Z.
……..
……………………… A et du
Ex : Soit une réaction nucléaire où un noyau père (X) donne naissance à un noyau ils (Y) en émettant une particule chargée
c
P:
Les lois de conservation s’écrivent :
Symbole de particules usuelles:
Neutron
,
A = A1 + A2
proton
,
et
noyau d’hélium
Z = Z 1 + Z2
,
électron
,
positon
.
// La radioactivité fut découverte par …………………………………………………………………………………
Très rapidement, Pierre et Marie Curie, ainsi qu'Ernest Rutherford, réussissent à caractériser les différents types de
radioactivités naturelles : α , β+ , β- et γ.
Selon leur position dans le diagramme (N,Z), les noyaux instables engendrent un type
de radioactivité.
Aussi, si le noyau ils obtenu lors d’une désintégration est stable ou non,
non il se
désintègre immédiatement après être
tre apparu ou non.
Exercices : p147 n°18 -19
2. Les différents types de réactions
actions nucléaires spontanées :
a) Radioactivité α :
Déinition :
Ce sont plutôt les noyaux …………… qui répondent à cette radioactivité.
radioactivité Ces noyaux se
désintègrent en expulsant des noyaux ……………………………,
…………………………… en suivant les lois de
conservation, cela nous donne une équation nucléaire du type :
Exemple :
Le polonium 210 est radioactif α. Selon l’équation ci-dessus,
ci
il va donner naissance à un noyau ils de numéro atomique 84 – 2 =
82 : il s’agit d’un noyau de plomb. L’équation de désintégration du polonium est donc :
Propriétés :
Les particules α sont arrêtées par une feuille de papier ou une petite couche d’air. Elles sont très peu pénétrantes mais très
ionisantes, c’est-à-dire
dire dangereuses lorsqu’elles sont ingérées par exemple. À très faible dose, on s'en sert pour conserver des
aliments (bactéricide, …).
b) Radioactivité β- :
Déinition :
Ce sont les noyaux qui ont trop de ……………………..qui
……………………..
sont soumis à la radioactivité β- : ces
es noyaux se désintègrent en émettant
un ……………………………., on obtient l’équation :
Remarque :
L’électron ne provient pas du cortège électronique puisque nous sommes à l’intérieur du noyau.
noyau Et comme le noyau ne
comporte pas d’électrons, cela signiie qu’il a été créé.
créé
En effet, lors de la radioactivité β-, le nombre de masse reste constant alors que le numéro atomique augmente d’une unité.
unité Ceci
ne peut être réalisé que si un neutron s’est transformé en proton.
proton Pendant cette transformation, un électron est éjecté.
Exemple :
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Le cobalt 60 est radioactif β- : il se transforme donc en un noyau de nickel selon l’équation nucléaire :
60
0
28#$ 1
Propriétés :
Ce rayonnement β- est assez pénétrant mais est arrêté par une épaisseur de quelques mm d’aluminium.
c) Radioactivité β+ :
Déinition :
Cette radioactivité est caractéristique des noyaux ayant trop de ………………………., mais elle existe que pour les noyaux artiiciels.
Ces noyaux se désintègrent en émettant une particule chargée +e, appelé ……………………… :
Remarque :
De même que pour la radioactivité β-, un positon n’est pas une particule constituant le noyau. Ainsi il est forcément formé lors
de la transformation d’un proton en neutron. Pendant cette transformation, un positon est éjecté
Exemple :
À la suite de la découverte de radioactivité naturelle, Irène et Frédéric Joliot Curie créèrent la première radioactivité artificielle
en bombardant une feuille d'aluminium avec des particules alpha. Ils réussirent à produire ainsi un isotope radioactif, donc
instable: le phosphore 30.
Le phosphore 30 a été crée en 1934 et est émetteur β+ :
30*$ 0 '
15
1
14
Propriétés :
Les particules β+ ont une durée de vie très courte car lorsqu’elle rencontre un électron, les deux particules s’annihilent pour
donner un rayonnement γ.
On utilise ces particules en médecine du fait de leur durée de vie courte.
d) Radioactivité γ :
La troisième ( après α et β ) est la radioactivité gamma (γ) . Celle-ci ne modifie pas la composition du noyau atomique mais lui
permet de perdre un trop plein d'énergie en le ramenant d'un état …………………………… à un état de …………………….. énergie. La
perte d’énergie se traduit par l’émission d’une onde électromagnétique ( rayonnement γ ) très pénétrante et dangereuse pour
l’homme.
∗
Noyau excité
→
.
-,
Noyau stable
+
γ
Rayonnement
Exercices p 147 n° 22
IV. ACTIVITE de SYNTHESE : la SCINTIGRAPHIE. (voir document annexe)
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