QCM : Éléments chimiques et radioactivité (18 questions)

Explication

La fusion assemble deux noyaux légers pour former un noyau plus lourd. La fission sépare un noyau fissile, tandis qu’une réaction chimique ne modifie pas les noyaux.

Explication

La désintégration alpha émet un noyau d’hélium sans électrons et diminue le numéro atomique de 2. Le positon est émis en bêta plus, la hausse de 1 correspond à bêta moins, et un photon gamma ne change pas l’élément.

Explication

En bêta plus, un proton devient un neutron et le numéro atomique diminue de 1 ; la particule émise est un positon. La transformation neutron-proton avec hausse du numéro atomique relève de bêta moins, qui émet un électron.

Explication

La désintégration transforme spontanément et inéluctablement un noyau instable en un noyau plus stable, mais son occurrence est aléatoire. L’intervention extérieure nie son caractère spontané, la prévisibilité individuelle nie son caractère aléatoire, et un noyau moins stable contredit le sens de la transformation.

Explication

La fusion au cœur des étoiles forme des éléments plus lourds jusqu’au fer, notamment le carbone, l’oxygène et le silicium. La synthèse au-delà du fer est associée aux supernovas, tandis que les premiers atomes neutres se forment bien avant l’apparition des étoiles.

Explication

Le nombre de neutrons se calcule par $A-Z$ : $23-11=12$. Le nombre atomique donne les protons, tandis que le nombre de masse compte l’ensemble des nucléons.

Explication

Une demi-vie est la durée au bout de laquelle la moitié des noyaux initialement présents s’est désintégrée : la moitié de 800 vaut 400. La valeur 400 désigne les noyaux désintégrés, tandis que 400 autres restent présents.

Explication

Vers 380 000 ans, les électrons interagissent avec les noyaux et permettent la formation des premiers atomes neutres, d’abord l’hydrogène. Les particules élémentaires apparaissent plus tôt, les noyaux se forment vers 100 secondes, et l’assemblage gravitationnel conduit ensuite aux galaxies.

Explication

Les protons portent une charge positive, les neutrons sont électriquement neutres et les électrons portent une charge négative. L’inversion proton-électron, la charge négative attribuée au neutron et l’échange neutron-électron correspondent aux trois confusions proposées.

Explication

L’hydrogène constitue environ 75 % de la masse de l’Univers, l’hélium environ 23 à 24 % et les autres éléments environ 1 à 2 %. La répartition en fer, oxygène et silicium caractérise la Terre, tandis que celle dominée par l’oxygène correspond au corps humain.

Explication

Dans une supernova, les températures de plusieurs milliards de degrés permettent de synthétiser des éléments plus lourds que le fer. La synthèse jusqu’au fer se déroule dans les étoiles, et la supernova ne se limite pas à libérer des éléments préexistants.

Explication

Une particule est neutre lorsque son nombre de protons égale son nombre d’électrons; avec un électron de plus, elle est un ion négatif. La neutralité, le changement du nombre de protons et la neutralité du noyau confondent des propriétés distinctes.

Explication

La présence terrestre d’éléments plus lourds que le fer indique que le système solaire est postérieur à une explosion de supernova, qui a permis leur synthèse. Elle ne montre pas que le système solaire a précédé cette explosion ni que ces éléments ont une origine exclusivement terrestre.

Explication

Durant la vie, les êtres vivants maintiennent un taux de carbone 14 constant ; après la mort, il n’est plus renouvelé et diminue. Le carbone 12 sert de référence dans le rapport mesuré, mais la datation repose sur la diminution du carbone 14.

Explication

La Terre contient environ 32 % de fer, 30 % d’oxygène, 15 % de silicium et 23 % d’autres éléments. Les répartitions dominées par l’hydrogène ou l’oxygène correspondent respectivement à l’Univers et au corps humain ; intervertir les parts du fer et de l’oxygène ne respecte pas les valeurs terrestres.

Explication

La désexcitation gamma émet un photon de haute énergie et conserve le même élément chimique, donc le numéro atomique ne change pas. Alpha, bêta moins et bêta plus émettent des particules et modifient le numéro atomique.

Explication

Toute transformation nucléaire conserve séparément le nombre de masse $A$ et le nombre de charge $Z$ ; les produits doivent donc totaliser $A=240$ et $Z=94$. Les autres valeurs supposent un échange entre masse et charge, un doublement de la charge ou une perte de nucléons.

Explication

En bêta moins, un neutron se transforme en proton, ce qui augmente le numéro atomique de 1 et s’accompagne de l’émission d’un électron. La transformation proton-neutron et la diminution de 1 caractérisent bêta plus, tandis que la perte de deux unités du numéro atomique caractérise alpha.