La décroissance radioactive 2bac

1. Noyau d’un atome

1.1 Composition du noyau

Le noyau d’un atome est constitué de protons et de neutrons appelés nucléons.
Il est représenté par la notation symbolique :

^A_ZX

• X : symbole de l’élément chimique
• Z : numéro atomique (nombre de protons)
• A : nombre de masse (protons + neutrons)

La relation fondamentale est : A = Z + N avec N = nombre de neutrons.

1.2 Nucléides et isotopes

Un nucléide est un ensemble de noyaux identiques ayant le même nombre de protons et de neutrons.
Des noyaux ayant le même Z mais un nombre de masse A différent sont appelés isotopes.

Exemple : ¹H, ²H, ³H

2. Radioactivité

2.1 Stabilité et instabilité des noyaux

• Un noyau stable garde indéfiniment la même composition.
• Un noyau instable (radioactif) se désintègre spontanément en un noyau plus stable
  en émettant une particule.

2.2 Diagramme de ségrégation (Z, N)

Le diagramme (Z, N) permet de distinguer la zone des noyaux stables et celle des noyaux instables.
Les noyaux stables se trouvent dans la région où le rapport N/Z ≈ 1 pour les légers, et N > Z pour les lourds.

2.3 Définition

La radioactivité est une transformation naturelle, spontanée et imprévisible d’un noyau
instable en un noyau plus stable, accompagnée de l’émission d’un rayonnement (particule ou photon).

3. Lois de conservation (lois de Soddy)

L’équation générale d’une désintégration radioactive s’écrit :

^A_ZX → ^A₁_Z₁Y + ^A₂_Z₂P

Les réactions nucléaires obéissent aux lois de conservation suivantes :

• Conservation du nombre de charge : Z = Z₁ + Z₂
• Conservation du nombre de masse : A = A₁ + A₂

4. Différents types de radioactivité

Les désintégrations radioactives se traduisent par l’émission de différents types de rayonnements :

• ✔ Noyau d’hélium ⁴He → rayonnement α
• ✔ Électron –¹e → rayonnement β⁻
• ✔ Positron +¹e → rayonnement β⁺
• ✔ Photon γ → rayonnement électromagnétique

a. Radioactivité α

Émission d’un noyau d’hélium :

^A_ZX → ^A−4_Z−2Y + ⁴₂He

Exemple : ²³⁸₉₂U → ²³⁴₉₀Th + ⁴₂He

b. Radioactivité β⁻

Émission d’un électron :

^A_ZX → ^A_Z+1Y + ⁰₋₁e

Exemple : ¹⁴₆C → ¹⁴₇N + ⁰₋₁e

Remarque : β⁻ résulte de la transformation d’un neutron en proton dans le noyau avec émission d’un électron.

c. Radioactivité β⁺

Émission d’un positron :

^A_ZX → ^A_Z−1Y + ⁰₊₁e

Exemple : ⁸⁰₃₅Br → ⁸⁰₃₄Se + ⁰₊₁e

📘 Résumé du cours “La décroissance radioactive”

• Un noyau est défini par son nombre de protons Z et de neutrons N.
• Les isotopes ont le même Z mais un A différent.
• Les noyaux instables se désintègrent spontanément en émettant des particules α, β⁻ ou β⁺.
• Les lois de Soddy assurent la conservation du nombre de charge et de masse.

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