Que compte le numéro atomique ?

Les protons. — C'est lui qui détermine l'élément chimique.

Que compte le nombre de masse ?

Tous les nucléons, protons et neutrons. — Il ne compte pas les électrons, dont la masse est négligeable.

Le carbone 14 a pour numéro atomique 6. Combien de neutrons ?

8 — 14 - 6 = 8 : les neutrons se déduisent toujours par soustraction.

L'uranium 235 a pour numéro atomique 92. Combien de neutrons ?

143 — 235 - 92 = 143 : répondre 235 reviendrait à oublier les protons.

Qu'ont en commun deux isotopes, et qu'est-ce qui les sépare ?

Le même nombre de protons, un nombre de neutrons différent. — Ils appartiennent donc au même élément chimique.

Pourquoi ont-ils les mêmes propriétés chimiques ?

Parce que la chimie ne dépend que des électrons. — Le nombre d'électrons suit celui des protons, qui est identique.

Leur comportement nucléaire est-il le même ?

Non : il peut être radicalement différent. — L'uranium 235 entretient une réaction en chaîne, l'uranium 238 non.

Pourquoi l'enrichissement de l'uranium est-il difficile ?

Parce qu'il faut séparer deux isotopes que la chimie ne distingue pas. — Aucune réaction chimique ne les différencie.

Que perd un noyau lors d'une désintégration alpha ?

Quatre nucléons, dont deux protons. — Il émet un noyau d'hélium, qui emporte ces quatre nucléons.

L'uranium 238, de numéro atomique 92, subit une désintégration alpha. Quel est le nombre de masse du noyau formé ?

234 — 238 - 4 = 234 : quatre nucléons sont partis.

Et son numéro atomique ?

90 — 92 - 2 = 90 : deux protons sont partis avec eux.

Que change une désintégration bêta moins ?

Le numéro atomique augmente de un, le nombre de masse ne change pas. — Un neutron s'y transforme en proton, et un électron est émis.

Que change un rayonnement gamma ?

Ni l'un ni l'autre : il évacue seulement un excès d'énergie. — C'est une onde, non une particule de matière.

Qu'est-ce que la demi-vie ?

La durée au bout de laquelle la moitié des noyaux se sont désintégrés. — Elle est propre à chaque isotope.

La demi-vie de l'iode 131 est de 8 jours. Combien de demi-vies en 24 jours ?

3 — 24 ÷ 8 = 3 : on divise la durée écoulée par la demi-vie.

Quelle fraction reste-t-il après ces 24 jours ?

Un huitième. — On divise par deux trois fois de suite, et non par trois.

Quelle est la demi-vie du carbone 14 ?

5 730 ans — C'est elle qui permet de dater un morceau de charbon.

« Le cobalt 60 contient donc 60 neutrons. »

Il faut soustraire le numéro atomique pour obtenir les neutrons. — Le nombre du nom compte tous les nucléons.

« En chauffant l'échantillon, la désintégration ira plus vite. »

Rien ne l'accélère : ni la température, ni la pression, ni une réaction chimique. — Le phénomène est aléatoire et inévitable.

« Deux demi-vies se sont écoulées, donc tous les noyaux se sont désintégrés. »

Il en reste un quart : on divise par deux, puis encore par deux. — Les deux moitiés se succèdent, elles ne s'additionnent pas jusqu'à la totalité.

Physique-Chimie · 3ème · Contrôle n°1

Radioactivité et noyau atomique

55 minutes noté sur 205 exercices

Un contrôle de physique-chimie de 55 minutes sur la radioactivité : la composition d'un noyau et la soustraction qui donne les neutrons, les isotopes que la chimie ne distingue pas, les trois rayonnements et ce que chacun change, la conservation qui contrôle toute équation nucléaire, et la demi-vie. Vingt points, barème détaillé, et une correction qui dit pourquoi à chaque question.

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Avant de commencer

Le nombre de masse compte tous les nucléons, protons compris.
Un neutron ne se compte jamais directement : il se déduit par soustraction.
Deux isotopes ont le même nombre de protons et un nombre de neutrons différent.
La radioactivité est aléatoire et inévitable : rien ne l’accélère ni ne la ralentit.
Dans une équation nucléaire, les nombres de masse et les numéros atomiques se conservent.
Au bout d’une demi-vie, la moitié des noyaux présents se sont désintégrés.

Exercice 1 — Composer un noyau

4 pts · 10 min

Déterminer la composition d'un noyau

Réponds à chaque question.

1.Que compte le numéro atomique ?
1 pt
Voir la correction
Les protons.
C’est lui qui détermine l’élément chimique.
2.Que compte le nombre de masse ?
1 pt
Voir la correction
Tous les nucléons, protons et neutrons.
Il ne compte pas les électrons, dont la masse est négligeable.
3.Le carbone 14 a pour numéro atomique 6. Combien de neutrons ?
1 pt
Voir la correction
8
$14 - 6 = 8$ : les neutrons se déduisent toujours par soustraction.
4.L’uranium 235 a pour numéro atomique 92. Combien de neutrons ?
1 pt
Voir la correction
143
$235 - 92 = 143$ : répondre 235 reviendrait à oublier les protons.

Exercice 2 — Les isotopes

4 pts · 11 min

Définir et comparer des isotopes

Réponds à chaque question.

1.Qu’ont en commun deux isotopes, et qu’est-ce qui les sépare ?
1 pt
Voir la correction
Le même nombre de protons, un nombre de neutrons différent.
Ils appartiennent donc au même élément chimique.
2.Pourquoi ont-ils les mêmes propriétés chimiques ?
1 pt
Voir la correction
Parce que la chimie ne dépend que des électrons.
Le nombre d’électrons suit celui des protons, qui est identique.
3.Leur comportement nucléaire est-il le même ?
1 pt
Voir la correction
Non : il peut être radicalement différent.
L’uranium 235 entretient une réaction en chaîne, l’uranium 238 non.
4.Pourquoi l’enrichissement de l’uranium est-il difficile ?
1 pt
Voir la correction
Parce qu’il faut séparer deux isotopes que la chimie ne distingue pas.
Aucune réaction chimique ne les différencie.

Exercice 3 — Les trois rayonnements

5 pts · 14 min

Connaître les effets des trois désintégrations

Réponds à chaque question.

1.Que perd un noyau lors d’une désintégration alpha ?
1 pt
Voir la correction
Quatre nucléons, dont deux protons.
Il émet un noyau d’hélium, qui emporte ces quatre nucléons.
2.L’uranium 238, de numéro atomique 92, subit une désintégration alpha. Quel est le nombre de masse du noyau formé ?
1 pt
Voir la correction
234
$238 - 4 = 234$ : quatre nucléons sont partis.
3.Et son numéro atomique ?
1 pt
Voir la correction
90
$92 - 2 = 90$ : deux protons sont partis avec eux.
4.Que change une désintégration bêta moins ?
1 pt
Voir la correction
Le numéro atomique augmente de un, le nombre de masse ne change pas.
Un neutron s’y transforme en proton, et un électron est émis.
5.Que change un rayonnement gamma ?
1 pt
Voir la correction
Ni l’un ni l’autre : il évacue seulement un excès d’énergie.
C’est une onde, non une particule de matière.

Exercice 4 — La demi-vie

4 pts · 11 min

Employer la demi-vie

Réponds à chaque question.

1.Qu’est-ce que la demi-vie ?
1 pt
Voir la correction
La durée au bout de laquelle la moitié des noyaux se sont désintégrés.
Elle est propre à chaque isotope.
2.La demi-vie de l’iode 131 est de 8 jours. Combien de demi-vies en 24 jours ?
1 pt
Voir la correction
3
$24 \div 8 = 3$ : on divise la durée écoulée par la demi-vie.
3.Quelle fraction reste-t-il après ces 24 jours ?
1 pt
Voir la correction
Un huitième.
On divise par deux trois fois de suite, et non par trois.
4.Quelle est la demi-vie du carbone 14 ?
1 pt
Voir la correction
5 730 ans
C’est elle qui permet de dater un morceau de charbon.

Exercice 5 — Trouve l'erreur

3 pts · 9 min

Repérer une erreur et la corriger

Chaque affirmation est fausse. Écris ce qu’il fallait dire.

1.« Le cobalt 60 contient donc 60 neutrons. »
1 pt
Voir la correction
Il faut soustraire le numéro atomique pour obtenir les neutrons.
Le nombre du nom compte tous les nucléons.
2.« En chauffant l’échantillon, la désintégration ira plus vite. »
1 pt
Voir la correction
Rien ne l’accélère : ni la température, ni la pression, ni une réaction chimique.
Le phénomène est aléatoire et inévitable.
3.« Deux demi-vies se sont écoulées, donc tous les noyaux se sont désintégrés. »
1 pt
Voir la correction
Il en reste un quart : on divise par deux, puis encore par deux.
Les deux moitiés se succèdent, elles ne s’additionnent pas jusqu’à la totalité.

Barème — ce que le correcteur regarde

Les lignes chiffrées couvrent les 5 exercices et totalisent 20 points.

Ex.1La composition du noyau déduite par soustraction

4 points — 1 par question

Point perdu si : Le nombre de masse lu comme un nombre de neutrons.

Ex.2Les isotopes définis par ce qui les sépare

4 points — 1 par question

Point perdu si : Deux isotopes crus distinguables par la chimie.

Ex.3Les trois rayonnements et leurs effets

5 points — 1 par question

Point perdu si : Un rayonnement gamma crédité d’un changement d’élément.

Ex.4La demi-vie appliquée par divisions successives

4 points — 1 par question

Point perdu si : Une quantité divisée par le nombre de demi-vies au lieu d’être halvée autant de fois.

Ex.5L’erreur repérée, et la réponse juste donnée

3 points — 1 par ligne

Point perdu si : Une désintégration crue accélérable par le chauffage.

Et maintenant ?

16 à 20: Le chapitre est acquis. Entraîne-toi maintenant à équilibrer des équations nucléaires : la somme des nombres de masse et celle des numéros atomiques doivent se retrouver de part et d'autre de la flèche.
10 à 15: Refais l'exercice 1 en écrivant la soustraction sur la copie, même quand elle paraît évidente. C'est ce geste qui évite l'erreur la plus fréquente du chapitre.
moins de 10: Reprends la fiche de cours et retiens ce que chaque rayonnement change : l'un retire quatre nucléons, l'autre ajoute un proton, le troisième ne change rien.

Refaire avec d'autres phrases

Mêmes notions, mêmes exigences, énoncés différents. À passer quelques jours plus tard, une fois celui-ci corrigé.

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