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Physique-Chimie — Constitution et transformations de la matière

Transformations nucléaires

Radioactivité, fission, fusion, lois de conservation

Résumé synthétiqueFiche en 4 sectionsQuiz de 10 questionsGratuit, sans pub

Résumé

Une réaction chimique ne touche jamais au noyau : elle se contente de réarranger le cortège électronique. Les transformations nucléaires, elles, modifient le cœur même de l'atome — et libèrent des énergies sans commune mesure. La radioactivité est la transformation spontanée d'un noyau instable en un noyau plus stable, accompagnée d'un rayonnement : $\alpha$ (un noyau d'hélium $^{4}_{2}\mathrm{He}$ est éjecté), $\beta^-$ (un neutron devient proton en émettant un électron $^{0}_{-1}\mathrm{e}$) ou $\gamma$ (un simple flash de lumière qui désexcite le noyau). La fission casse un noyau lourd comme l'$^{235}_{92}\mathrm{U}$ en deux fragments : c'est le moteur des centrales. La fusion soude deux noyaux légers, comme dans le cœur des étoiles. Dans tous les cas, deux gardiens veillent : le nombre de masse $A$ et le numéro atomique $Z$ se conservent, ce qui permet d'équilibrer n'importe quelle équation.

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Questions fréquentes

Les points clés à retenir sur Transformations nucléaires, extraits du quiz de révision.

La radioactivité $\alpha$ correspond à l'émission :
Réponse :
D'un noyau d'hélium $^{4}_{2}\mathrm{He}$
La radioactivité $\alpha$ éjecte une particule $\alpha$, c'est-à-dire un noyau d'hélium $^{4}_{2}\mathrm{He}$ ($2$ protons $+ 2$ neutrons). Le noyau père perd ainsi $2$ unités de $Z$ et $4$ unités de $A$.
Lors d'une désintégration $\beta^-$, le numéro atomique $Z$ :
Réponse :
Augmente de $1$
En $\beta^-$, un neutron se transforme en proton : le nombre de protons grimpe, donc $Z$ augmente de $1$. Comme un proton remplace un neutron, le nombre total de nucléons $A$ ne change pas.
Les lois de conservation d'une réaction nucléaire portent sur :
Réponse :
Le nombre de masse $A$ et le numéro atomique $Z$
On conserve le nombre de masse $A$ (somme des nucléons) et le numéro atomique $Z$ (la charge). C'est ce qui permet d'équilibrer toute équation nucléaire et de retrouver une particule manquante.
Dans $^{238}_{92}\mathrm{U} \rightarrow {}^{234}_{90}\mathrm{Th} + X$, la particule $X$ est :
Réponse :
Un noyau d'hélium $^{4}_{2}\mathrm{He}$
Conservation de $A$ : $238 = 234 + A$ donne $A = 4$. Conservation de $Z$ : $92 = 90 + Z$ donne $Z = 2$. La particule $^{4}_{2}\mathrm{He}$ est une particule $\alpha$.