Fiche de révision : Éléments chimiques et radioactivité

📋 Plan du Cours

1. Abondance des éléments chimiques
2. Fusion et fission nucléaires
3. Nature de la radioactivité
4. Décroissance et datation radioactive

📖 1. Abondance des éléments chimiques

★ À maîtriser

• L’univers est principalement constitué d’hydrogène et d’hélium.

• La Terre est surtout composée de:

  • oxygène
  • fer
  • silicium
  • magnésium

• Les êtres vivants sont principalement composés de:

  • carbone
  • hydrogène
  • oxygène
  • azote

Compléments

• Dans les étoiles, de nouveaux noyaux plus lourds se forment à partir de l’hydrogène initial lors de réactions de fusion nucléaire.

📖 2. Fusion et fission nucléaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Fusion nucléaire : Transformation dans laquelle deux noyaux légers s’unissent pour former un noyau plus lourd en libérant une grande quantité d’énergie.
• Fission nucléaire : Transformation dans laquelle un noyau lourd se brise en deux noyaux plus légers.

📝 Points essentiels

📐 Formule — Dans les étoiles, la fusion d’un noyau de deutérium $^{2}_{1}\mathrm{H}$ et d’un noyau de tritium $^{3}_{1}\mathrm{H}$ forme un noyau d’hélium $^{4}_{2}\mathrm{He}$ et libère un neutron $^{1}_{0}\mathrm{n}$ : $^{2}_{1}\mathrm{H}+^{3}_{1}\mathrm{H}\rightarrow ^{4}_{2}\mathrm{He}+^{1}_{0}\mathrm{n}$.

📐 Formule — Dans les centrales nucléaires, un noyau d’uranium $^{235}_{92}\mathrm{U}$ frappé par un neutron $^{1}_{0}\mathrm{n}$ se scinde en un noyau de xénon $^{139}_{54}\mathrm{Xe}$, un noyau de strontium $^{94}_{38}\mathrm{Sr}$ et trois neutrons : $^{235}_{92}\mathrm{U}+^{1}_{0}\mathrm{n}\rightarrow ^{139}_{54}\mathrm{Xe}+^{94}_{38}\mathrm{Sr}+3\,^{1}_{0}\mathrm{n}$.

💡 Astuce mémo

Fusion : deux noyaux s’unissent ; fission : un noyau lourd se brise.

📖 3. Nature de la radioactivité

🔑 Notions clés & Définitions

• Radioactivité : Phénomène par lequel des noyaux atomiques instables se désintègrent naturellement, spontanément et irréversiblement en d’autres noyaux.

★ À maîtriser

• La désintégration radioactive est aléatoire : il est impossible de déterminer à quel moment la transformation d’un noyau donné aura lieu.

Compléments

• Les désintégrations radioactives s’accompagnent d’émissions de différents types de rayonnements et se poursuivent jusqu’à l’obtention de noyaux stables.

💡 Astuce mémo

Instabilité du noyau → désintégration spontanée → noyau plus stable.

📖 4. Décroissance et datation radioactive

🔑 Notions clés & Définitions

• Demi-vie : Durée nécessaire pour que la moitié des noyaux initialement présents $N_0$ dans un échantillon se soit désintégrée.

★ À maîtriser

• La demi-vie est propre à chaque type de noyau radioactif.

• La détermination du nombre de noyaux de carbone 14 présents dans un échantillon de matière organique permet de déterminer l’âge de cet échantillon.

Compléments

• Lorsque le nombre de noyaux est important, la désintégration radioactive suit une loi représentée par une courbe décroissante.

• La radioactivité est exploitée:

  • dans les centrales thermiques
  • en médecine curative
  • en imagerie médicale
  • en archéologie

💡 Astuce mémo

Noyaux initiaux → demi-vies successives → datation au carbone 14.

📊 Tableaux de synthèse

Fusion et fission nucléaires