Radioactivité et noyau atomique

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Pour chaque phrase, coche la seule réponse juste.

1. 1.Un neutron porte…

   0.5 pt
   • une charge positive
   • aucune charge
   • une charge négative
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   aucune charge

   Le neutron est neutre, comme son nom l’indique ; c’est le proton qui porte une charge positive.

2. 2.Toute particule du noyau, chargée ou non, s’appelle…

   0.5 pt
   • un électron
   • un nucléon
   • un isotope
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   un nucléon

   Nucléon vient de « noyau » : le mot désigne toute particule du noyau, proton ou neutron. Les électrons n’en font pas partie.

3. 3.Un noyau instable se transforme…

   0.5 pt
   • spontanément, en émettant un rayonnement
   • seulement si un neutron le heurte
   • seulement s’il réagit avec l’oxygène de l’air
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   spontanément, en émettant un rayonnement

   La radioactivité est spontanée : un noyau instable se transforme de lui-même. Un noyau qui se casse sous le choc d’un neutron, c’est la fission.

4. 4.Parmi ces durées caractéristiques, laquelle est la demi-vie de l’uranium 238 ?

   0.5 pt
   • 8 jours
   • 5 730 ans
   • 4,5 milliards d’années
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   4,5 milliards d’années

   8 jours, c’est l’iode 131 ; 5 730 ans, le carbone 14. Les demi-vies vont de la fraction de seconde à des milliards d’années.

5. 5.Mesurée pour divers noyaux radioactifs, la demi-vie…

   0.5 pt
   • est la même pour tous
   • dépend de l’isotope
   • raccourcit à mesure que l’échantillon vieillit
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   dépend de l’isotope

   Chaque isotope radioactif a la sienne, et elle ne raccourcit pas avec le temps : un noyau ne vieillit pas.

6. 6.La fusion nucléaire est la réaction qui…

   0.5 pt
   • produit l’électricité des centrales actuelles
   • fait briller le Soleil et les étoiles
   • casse les noyaux d’uranium 235
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   fait briller le Soleil et les étoiles

   Aucune installation ne produit encore d’électricité par fusion ; les centrales actuelles utilisent la fission de l’uranium 235.

7. 7.Pour réduire son exposition à une source radioactive, on peut…

   0.5 pt
   • rester plus longtemps près d’elle
   • augmenter la distance à la source
   • se placer derrière une feuille de papier, quel que soit le rayonnement
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   augmenter la distance à la source

   Temps réduit, distance augmentée, écran adapté : une feuille de papier n’arrête que le rayonnement α.

8. 8.Les produits de la cassure de l’uranium 235 dans une centrale sont…

   0.5 pt
   • des noyaux radioactifs à longue demi-vie
   • sans danger au bout de quelques jours
   • des noyaux d’hydrogène inoffensifs
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   des noyaux radioactifs à longue demi-vie

   Ces noyaux doivent être isolés pendant des milliers d’années ; la fusion, elle, ne produit pas de déchets comparables.

Connaître le vocabulaire

Complète le texte avec les mots de la banque. Deux mots ne servent pas.

1. 1.Dans un réacteur, un noyau d’uranium 235 heurté par un se casse en deux.

   0.5 pt
   Voir la correction

   neutron

   C’est le choc d’un neutron qui provoque la cassure de l’uranium 235.

2. 2.Cette cassure d’un noyau lourd s’appelle la .

   0.5 pt
   Voir la correction

   fission

   La fission est la cassure d’un noyau lourd ; la fusion, l’assemblage de noyaux légers.

3. 3.Elle donne deux noyaux plus , quelques neutrons et beaucoup d’énergie.

   0.5 pt
   Voir la correction

   légers

   En se cassant, le noyau lourd donne deux noyaux plus légers que lui.

4. 4.Les neutrons libérés provoquent d’autres cassures : c’est la .

   0.5 pt
   Voir la correction

   réaction en chaîne

   Chaque fission libère des neutrons capables de provoquer d’autres fissions : la réaction s’entretient d’elle-même.

5. 5.Le réacteur la contrôle en une partie de ces neutrons.

   0.5 pt
   Voir la correction

   absorbant

   En retirant une partie des neutrons, le réacteur empêche la réaction de s’emballer.

6. 6.Dans les étoiles, la assemble deux noyaux très légers en un noyau plus lourd.

   0.5 pt
   Voir la correction

   fusion

   Assembler des noyaux légers, c’est la fusion : la réaction qui fait briller le Soleil.

7. 7.Ces noyaux très légers sont des isotopes de l’.

   0.5 pt
   Voir la correction

   hydrogène

   La fusion assemble des isotopes de l’hydrogène, les noyaux les plus légers qui soient.

8. 8.Sur Terre, cette réaction exige des températures de plusieurs de degrés.

   0.5 pt
   Voir la correction

   millions

   C’est cette température extrême qui explique qu’aucune installation ne produise encore d’électricité par fusion.

Lire un schéma

Observe le document 1, puis réponds aux questions.

1. 1.Pour le noyau A, écris le nombre de protons, le nombre de neutrons, puis $Z$ et $A$.

   1 pt
   Voir la correction

   6 protons et 6 neutrons : $Z=6$, $A=12$.

   $Z$ est le nombre de protons ; $A$ s’obtient en comptant toutes les particules : $6+6=12$.

2. 2.Même travail pour le noyau B.

   1 pt
   Voir la correction

   6 protons et 7 neutrons : $Z=6$, $A=13$.

   $6+7=13$ : le noyau B compte un neutron de plus que le noyau A, et autant de protons.

3. 3.Même travail pour le noyau C.

   1 pt
   Voir la correction

   7 protons et 7 neutrons : $Z=7$, $A=14$.

   $7+7=14$ : sept protons, donc un élément différent de celui des noyaux A et B.

4. 4.Le noyau B est un noyau de carbone, de symbole C. Écris sa notation symbolique.

   1 pt
   Voir la correction

   ${}_6^{13}C$

   Le nombre de masse, 13, s’écrit en haut à gauche du symbole ; le numéro atomique, 6, en bas à gauche.

5. 5.Parmi les trois noyaux, lesquels sont isotopes ? Justifie.

   1 pt
   Voir la correction

   A et B : tous deux ont 6 protons, mais 6 et 7 neutrons.

   Deux isotopes appartiennent au même élément : même $Z$, mais pas la même masse. Ici, ce sont deux noyaux de carbone.

6. 6.B et C ont autant de neutrons l’un que l’autre. Est-ce suffisant pour en faire des isotopes ? Justifie.

   1 pt
   Voir la correction

   Non : leurs numéros atomiques diffèrent (6 et 7).

   Ce qui définit des isotopes, c’est un même nombre de protons ; un même nombre de neutrons ne suffit pas. C n’est pas du carbone.

Reconnaître un rayonnement

Relie chaque rayonnement à la seule description qui lui convient entièrement, puis recopie la lettre dans la case. Deux descriptions ne servent pas.

• AOnde très énergétique ; seul un écran épais de plomb l’atténue.
• BNoyau d’hélium éjecté ; une simple feuille de papier l’arrête.
• CÉlectron éjecté ; quelques millimètres d’aluminium l’arrêtent.
• DNoyau d’hélium éjecté ; seul un écran épais de plomb l’atténue.
• EÉlectron éjecté ; une simple feuille de papier l’arrête.

1. 1.Rayonnement α

   1 pt
   Voir la correction

   B

   Le rayonnement α est un noyau d’hélium, 2 protons et 2 neutrons ; c’est le moins pénétrant des trois, le papier suffit. D associe le bon émis au mauvais écran.

2. 2.Rayonnement β⁻

   1 pt
   Voir la correction

   C

   En β⁻, un neutron devient un proton et un électron est émis ; il traverse le papier mais pas quelques millimètres d’aluminium, ce qui écarte E.

3. 3.Rayonnement γ

   1 pt
   Voir la correction

   A

   Le rayonnement γ n’est pas une particule : c’est une onde qui évacue un excès d’énergie. Le plus pénétrant des trois, il n’est atténué que par un écran épais de plomb.

Raisonner et justifier

L’iode 131, utilisé en médecine, a une demi-vie de 8 jours. Un flacon en contient 64 mg le jour 0. Complète les cases A à F de la figure : écris une masse ou un jour.

Les cases de la figure sont les questions. La correction, case par case :

1. 1.Case A — masse le jour 8

   0.5 pt
   Voir la correction

   32 mg

   Une demi-vie s’est écoulée : $64÷2=32$.

2. 2.Case B — masse le jour 16

   0.5 pt
   Voir la correction

   16 mg

   Deux demi-vies : on divise encore par deux, $32÷2=16$.

3. 3.Case C — date à laquelle on lit 8 mg

   0.5 pt
   Voir la correction

   jour 24

   Trois demi-vies séparent 64 mg de 8 mg : $3\times 8=24$.

4. 4.Case D — masse le jour 32

   0.5 pt
   Voir la correction

   4 mg

   $8÷2=4$ : quatre demi-vies, la masse a été divisée par 2 quatre fois.

5. 5.Case E — masse le jour 40

   0.5 pt
   Voir la correction

   2 mg

   $4÷2=2$ : il reste le trente-deuxième de la masse de départ.

6. 6.Case F — date à laquelle on lit 1 mg

   0.5 pt
   Voir la correction

   jour 48

   Six demi-vies séparent 64 mg de 1 mg : $6\times 8=48$. Il reste encore de l’iode : la masse ne tombe jamais à zéro.