QCM : Atomes, éléments et radioactivité — 24 questions

Explication

Dalton décrit les atomes comme indivisibles et conservés lors des réactions chimiques, où ils se réorganisent. La présence d’électrons dans une charge positive diffuse correspond au modèle de Thomson, proposé plus tard.

Explication

Rutherford met en évidence un noyau atomique central et propose que les électrons l’entourent. Le modèle des électrons inclus dans une sphère positive est celui de Thomson.

Explication

Un atome est globalement neutre et son diamètre est de l’ordre de $10^{-10}\ \mathrm{m}$, avec une grande proportion de vide. La dimension d’environ $10^{-15}\ \mathrm{m}$ décrit plutôt l’échelle du noyau.

Explication

Le noyau rassemble les protons et les neutrons, tandis que les électrons ont une masse très faible en comparaison. Le nuage électronique est négatif et étendu, mais il ne concentre pas la masse atomique.

Explication

La neutralité électrique exige un nombre égal de protons et d’électrons, donc 12 électrons dans ce cas. La masse est principalement concentrée dans le noyau, qui contient les protons et les neutrons.

Explication

Le numéro atomique $Z$ correspond au nombre de protons et caractérise l’élément chimique. Le nombre de neutrons peut varier entre les isotopes sans changer l’identité de l’élément.

Explication

Un anion se forme lorsqu’un atome ajoute des électrons, ce qui lui confère une charge négative. La perte d’électrons forme au contraire un cation.

Explication

Un nucléide est défini par le nombre de protons et le nombre de neutrons de son noyau. La masse molaire, l’état physique et la température ne constituent pas les paramètres de cette notation.

Explication

Le nombre de masse se calcule par $A=Z+N$, donc $A=8+10=18$. Le nombre $Z$ compte les protons, tandis que $N$ compte les neutrons.

Explication

Deux isotopes appartiennent au même élément, donc possèdent le même nombre de protons, mais leurs nombres de neutrons diffèrent. Des nombres de protons différents correspondent à des éléments chimiques différents.

Explication

Le dalton est défini comme le douzième de la masse d’un atome de carbone 12 et vaut environ $1,660\ 538\ 782\times10^{-27}\ \mathrm{kg}$. Cette définition concerne une masse atomique individuelle, et non la masse d’une mole.

Explication

La constante d’Avogadro indique le nombre d’entités présentes dans une mole. La masse d’une mole relève de la masse molaire, tandis que la masse atomique et la moyenne isotopique décrivent d’autres grandeurs.

Explication

La masse molaire est la masse associée à une mole d’une entité chimique et s’exprime généralement en $\mathrm{g\ mol^{-1}}$. La constante d’Avogadro mesure un nombre par mole, tandis que le nombre de masse et le dalton ne sont pas des masses molaires.

Explication

La masse molaire d’un élément est une moyenne pondérée des masses molaires isotopiques, selon $M=\sum_i a_iM_i$. Une somme simple ignore les abondances isotopiques et ne fournit donc pas la moyenne appropriée.

Explication

La radioactivité naturelle est l’émission spontanée, naturelle et continue de rayonnements par certains noyaux instables; elle fut découverte en 1896 par Henri Becquerel. La radioactivité artificielle concerne des éléments produits artificiellement, et la radioactivité ne constitue pas une réaction chimique.

Explication

Le rayonnement $\alpha$ est constitué de noyaux d’hélium 4, $\beta^-$ d’électrons et $\gamma$ de photons électromagnétiques très énergétiques. La confusion principale consiste à traiter $\gamma$ comme une particule nucléaire, alors qu’il s’agit d’un rayonnement électromagnétique.

Explication

Le défaut de masse correspond à l’écart positif entre la masse calculée des nucléons séparés et la masse du noyau constitué. La variation de masse d’une désintégration peut prendre un autre signe et ne définit donc pas le défaut de masse.

Explication

L’énergie de cohésion est obtenue à partir du défaut de masse par la relation d’Einstein $E=\Delta m\,c^2$. Diviser par $c^2$ ne donne pas une énergie à partir d’un défaut de masse.

Explication

La stabilité nucléaire dépend notamment du nombre total de nucléons et du rapport entre neutrons et protons, généralement situé entre 1 et 1,5 pour les atomes stables. Les propriétés chimiques et les conditions extérieures proposées ne constituent pas les critères nucléaires indiqués.

Explication

Une désintégration radioactive transforme un noyau instable en noyau plus léger et plus stable, avec émission d’un rayonnement α ou β et d’un rayonnement γ énergétique. Une transformation des électrons ne concerne pas le mécanisme nucléaire décrit.

Explication

La loi de Soddy impose la conservation de la somme des nombres de masse $A$ et de la somme des nombres atomiques $Z$. La nature de l’élément peut changer et la masse totale n’est pas nécessairement conservée sous cette forme.

Explication

Une particule alpha est un noyau d’hélium $^{4}_{2}\mathrm{He}$, donc le noyau fils perd quatre unités de masse et deux unités de numéro atomique. Les autres équations modifient incorrectement ces nombres ou décrivent une particule différente.

Explication

Lors d’une émission $\beta^-$, un neutron se transforme en proton avec émission d’un électron, ce qui augmente le nombre atomique de une unité sans modifier le nombre de masse. La transformation proton-neutron correspond à un autre processus et l’émission alpha concerne une particule différente.

Explication

L’activité mesure une vitesse de désintégration et vaut $A=\lambda N$; son unité est le becquerel, défini par $1\ \mathrm{Bq}=1\ \mathrm{s^{-1}}$. La demi-vie décrit une durée, tandis que l’activité quantifie un rythme et ne s’exprime donc pas en secondes.