QCM : Éléments chimiques et radioactivité (10 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Quelle est l’origine des noyaux des éléments chimiques stables ?

Des réactions nucléaires au sein des étoiles à partir de l’hydrogène initial
Des réactions chimiques au sein des étoiles à partir du carbone initial
Des réactions chimiques dans les nuages à partir de l’hélium initial
Des réactions nucléaires au sein des planètes à partir du fer initial

Des réactions nucléaires au sein des étoiles à partir de l’hydrogène initial

Explication

Les noyaux des éléments chimiques stables résultent de réactions nucléaires stellaires à partir de l’hydrogène initial. Les réactions chimiques ordinaires ne créent pas ces noyaux, les planètes ne sont pas le lieu indiqué et le fer ou le carbone ne sont pas les éléments initiaux.

2. Une analyse porte sur les éléments majoritaires d’un échantillon constitué d’êtres vivants. Quel groupe doit-on s’attendre à retrouver ?

Carbone, hydrogène, silicium et magnésium
Oxygène, magnésium, silicium et fer
Carbone, hydrogène, oxygène et azote
Hydrogène, hélium, oxygène et fer

Carbone, hydrogène, oxygène et azote

Explication

Les éléments majoritaires des êtres vivants sont le carbone, l’hydrogène, l’oxygène et l’azote. Le groupe oxygène-magnésium-silicium-fer caractérise la Terre, tandis que l’hydrogène et l’hélium dominent dans l’Univers.

3. Deux noyaux légers réagissent et donnent un noyau plus gros. De quel type de réaction s’agit-il ?

Une fusion nucléaire
Une désintégration radioactive
Une réaction chimique
Une fission nucléaire

Une fusion nucléaire

Explication

La fusion assemble deux noyaux de petite taille pour former un noyau plus gros. La fission correspond au contraire à la séparation d’un noyau lourd, et l’éjection de particules n’est pas le critère qui définit la fusion.

4. Dans une réaction, le plus grand nombre de masse des noyaux réactifs est inférieur au plus grand nombre de masse des noyaux produits. Comment la classe-t-on ?

Comme une désintégration radioactive
Comme une réaction chimique
Comme une fusion
Comme une fission

Comme une fusion

Explication

Lorsque le plus grand nombre de masse augmente entre les réactifs et les produits, la réaction est une fusion. Une diminution indique une fission ; le critère porte sur le nombre de masse, et non simplement sur le nombre de noyaux ou de protons.

5. Que désigne la radioactivité ?

La transition d’un noyau excité vers un état stable par émission d’un rayonnement électromagnétique
La séparation d’un noyau lourd en deux noyaux légers lors d’une réaction nucléaire déclenchée
La désintégration spontanée de noyaux instables, accompagnée d’émissions de particules et de rayonnement énergétique
La transformation provoquée de noyaux stables par absorption de particules et production d’un noyau plus lourd

La désintégration spontanée de noyaux instables, accompagnée d’émissions de particules et de rayonnement énergétique

Explication

La radioactivité correspond à la désintégration spontanée de noyaux instables, qui émettent des particules et de l’énergie sous forme de rayonnement. La transition d’un noyau excité vers un état stable par rayonnement décrit plus précisément l’émission gamma, qui peut suivre une désintégration.

6. Quelle demi-vie est indiquée pour l’iode 131 ?

30 ans
8 jours
5730 ans
1602 ans

8 jours

Explication

La demi-vie de l’iode 131 est de 8 jours. Les 30 ans correspondent au césium 137, un autre noyau radioactif cité.

7. Quel est le rôle de la décroissance du carbone 14 dans la datation des matières organiques ?

Mesurer la quantité de carbone total présente dans les carbonates
Identifier les rayonnements émis par les noyaux de carbone 14
Déterminer leur composition en éléments chimiques stables
Estimer leur âge à partir de la quantité de carbone 14 restant

Estimer leur âge à partir de la quantité de carbone 14 restant

Explication

La datation repose sur la décroissance radioactive du carbone 14 présent dans la matière organique, ce qui permet d’estimer son âge. La mesure du carbone total ne renseigne pas, à elle seule, sur la décroissance de cet isotope.

8. Quelles techniques médicales utilisant la radioactivité sont citées ?

La radiothérapie, l’échographie et la scintigraphie
La tomographie, l’électrocardiographie et l’IRM
La scintigraphie, la radiographie et l’imagerie médicale
L’échographie, la radiothérapie et l’endoscopie

La scintigraphie, la radiographie et l’imagerie médicale

Explication

La scintigraphie, la radiographie et l’imagerie médicale figurent parmi les applications médicales citées. La radiothérapie et l’échographie sont des techniques médicales, mais elles ne font pas partie de cette liste.

9. Comment la répartition des éléments majoritaires dans l’Univers diffère-t-elle de celle observée sur Terre ?

L’Univers est surtout composé d’hydrogène et d’hélium, tandis que la Terre est riche en oxygène, magnésium, silicium et fer.
L’Univers est surtout composé de silicium et de magnésium, tandis que la Terre est riche en carbone et en azote.
L’Univers est surtout composé de carbone et d’azote, tandis que la Terre est riche en hélium et en lithium.
L’Univers est surtout composé d’oxygène et de fer, tandis que la Terre est riche en hydrogène et en hélium.

L’Univers est surtout composé d’hydrogène et d’hélium, tandis que la Terre est riche en oxygène, magnésium, silicium et fer.

Explication

L’hydrogène et l’hélium sont les éléments les plus abondants dans l’Univers, alors que l’oxygène, le magnésium, le silicium et le fer dominent sur Terre. Le carbone et l’azote sont notamment majoritaires chez les êtres vivants, et non dans l’Univers.

10. Lorsqu’un noyau atomique lourd se sépare en noyaux plus légers, quelle conséquence sur le nombre de masse permet d’identifier cette réaction comme une fission ?

Le nombre de masse des noyaux produits ne peut pas être comparé à celui des noyaux réactifs.
Le plus grand nombre de masse des noyaux produits est supérieur à celui des noyaux réactifs.
Le nombre de masse des noyaux produits est égal à celui des noyaux réactifs.
Le plus grand nombre de masse des noyaux produits est inférieur à celui des noyaux réactifs.

Le plus grand nombre de masse des noyaux produits est inférieur à celui des noyaux réactifs.

Explication

Lors d’une fission, un noyau lourd se divise et le plus grand nombre de masse des noyaux produits diminue par rapport à celui des noyaux réactifs. À l’inverse, une augmentation de ce nombre de masse caractérise la fusion.

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D’où proviennent les noyaux des éléments chimiques stables ?

De réactions nucléaires stellaires à partir de l’hydrogène initial.

Que forme la fusion nucléaire à partir de deux noyaux de petite taille ?

Un noyau plus gros.

Quel est le devenir d’un noyau lourd lors d’une fission nucléaire ?

Il se sépare en deux noyaux plus légers en éjectant une ou plusieurs particules.

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