QCM : Atomes, éléments et radioactivité (26 questions)

Explication

Le nombre de masse se calcule avec $A = Z + N$, donc $A = 17 + 18 = 35$. Le numéro atomique $Z$ ne compte que les protons, tandis que $A$ compte tous les nucléons.

Explication

Un nucléide est caractérisé par le couple formé par le nombre de protons et le nombre de neutrons de son noyau. Le nombre d’électrons ou la masse molaire ne suffit pas à définir l’espèce nucléaire.

Explication

Les isotopes appartiennent au même élément parce qu’ils ont le même nombre de protons, mais ils se distinguent par leur nombre de neutrons. Une variation du nombre de protons changerait l’élément chimique.

Explication

Le temps de demi-vie est la durée au bout de laquelle la moitié des noyaux initiaux s’est désintégrée, et il vaut $t_{1/2}=\frac{\ln 2}{\lambda}$. Une constante de désintégration plus grande correspond donc à une demi-vie plus courte.

Explication

Le numéro atomique Z correspond au nombre de protons et caractérise l’élément chimique. Des atomes ayant le même Z peuvent toutefois différer par leur nombre de neutrons et former des isotopes.

Explication

En β⁻, un neutron se transforme en proton avec émission d’un électron ; le nombre de masse reste donc constant tandis que Z augmente de 1. La diminution de A et de Z caractérise plutôt une émission α.

Explication

La relation d’Einstein associe l’énergie de cohésion au défaut de masse par $E = \Delta m c^2$. Diviser par $c^2$ permettrait d’exprimer une masse à partir d’une énergie, mais ne donne pas ici la relation recherchée.

Explication

Dans un atome neutre, le nombre d’électrons est égal au nombre de protons afin que les charges opposées se compensent. Avec 12 protons, l’atome possède donc 12 électrons.

Explication

La décroissance radioactive suit une loi exponentielle décroissante, donnée par $\frac{N}{N_0}=e^{-\lambda t}$. L’exponentielle positive traduirait une augmentation du nombre de noyaux, contraire à la désintégration radioactive.

Explication

Le noyau est une petite région chargée positivement qui contient les protons et les neutrons. Le nuage électronique, lui, est associé aux électrons et s’étend bien davantage autour du noyau.

Explication

La loi de Soddy conserve le nombre de masse total ainsi que la charge électrique totale, représentée par la somme des numéros atomiques. La nature des éléments et la masse totale peuvent changer au cours de la transformation.

Explication

Dalton décrit les atomes comme indivisibles et affirme qu’ils se recombinent lors des réactions chimiques sans être créés ni détruits. L’idée d’un noyau central appartient à un modèle ultérieur associé à Rutherford.

Explication

La masse molaire est la masse correspondant à une mole d’une entité chimique, généralement exprimée en $\mathrm{g\ mol^{-1}}$. Le nombre d’entités par mole correspond à la constante d’Avogadro, tandis que la masse d’un atome s’exprime à une autre échelle.

Explication

La masse molaire élémentaire se calcule avec $M = \sum_i a_i M_i$, en pondérant chaque masse molaire isotopique par son abondance. L’isotope majoritaire influence fortement le résultat, mais il ne le détermine pas à lui seul.

Explication

Une désintégration transforme un noyau instable en noyau plus léger et plus stable, avec émission d’un rayonnement α ou β et dégagement d’énergie sous forme de rayonnement γ. Le rayonnement γ est électromagnétique, tandis que α et β correspondent à des particules émises.

Explication

Dans cette notation, $X$ désigne le symbole de l’élément, tandis que $A$ est le nombre de masse et $Z$ le numéro atomique. Le nombre de neutrons se déduit de $A-Z$ et n’est pas indiqué directement par $X$.

Explication

L’activité indique le nombre de désintégrations par unité de temps et s’exprime en becquerels, avec $1\,\mathrm{Bq}=1\,\mathrm{s}^{-1}$. Elle ne correspond donc pas directement au nombre de noyaux présents, qui est noté N.

Explication

La constante d’Avogadro indique le nombre d’entités présentes dans une mole, soit environ $6{,}022\ 141\ 79 \times 10^{23}\ \mathrm{mol^{-1}}$. La masse d’une mole est donnée par la masse molaire, et non par cette constante.

Explication

L’unité $u$ est définie comme un douzième de la masse d’un atome de carbone 12 et vaut environ $1{,}660\ 538\ 782 \times 10^{-27}\ \mathrm{kg}$. La masse d’une mole relève de la masse molaire, qui est une grandeur différente.

Explication

Une émission α expulse un noyau d’hélium contenant deux protons et deux neutrons, ce qui réduit A de 4 et Z de 2. Une émission β⁻, en revanche, conserve A et augmente Z de 1.

Explication

Un anion possède une charge négative parce qu’il a gagné des électrons par rapport à l’atome neutre. Le retrait d’électrons forme au contraire un cation.

Explication

L’activité est proportionnelle au nombre de noyaux présents et à leur constante de désintégration, selon $A=\lambda N$. La grandeur $\lambda$ représente ici une constante cinétique radioactive, et non une longueur d’onde.

Explication

Un atome neutre est globalement sans charge, principalement constitué de vide, et son diamètre est de l’ordre de $10^{-10}\ \mathrm{m}$. Une région positive de l’ordre de $10^{-15}\ \mathrm{m}$ décrit plutôt le noyau.

Explication

Les particules α sont des noyaux d’hélium 4, les particules β⁻ sont des électrons et les rayons γ sont des photons très énergétiques. La pénétration augmente globalement de α à β⁻ puis à γ, distinction associée aux travaux de Rutherford en 1908.

Explication

Rutherford met en évidence un noyau atomique central, ce qui différencie son modèle de la sphère positive de Thomson. Thomson plaçait les électrons dans une charge positive diffuse, sans noyau central identifié.

Explication

La radioactivité naturelle est une émission spontanée, naturelle et continue de rayonnements par des noyaux instables ; elle a été mise en évidence par Henri Becquerel en 1896. La production artificielle de noyaux radioactifs relève de la radioactivité artificielle, et non de ce phénomène naturel.