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 radioactive et datation

📖 1. Abondance des éléments chimiques

★ À maîtriser

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

• La Terre est surtout composée des éléments suivants:

  • oxygène
  • fer
  • silicium
  • magnésium

• Les êtres vivants sont principalement composés des éléments suivants:

  • carbone
  • hydrogène
  • oxygène
  • azote

Compléments

• Dans les étoiles, de nouveaux éléments chimiques plus lourds apparaissent 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 et libérer 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 légers s’unissent ; fission : un noyau lourd se brise.

📖 3. Nature de la radioactivité

🔑 Notions clés & Définitions

• Radioactivité : Transformation spontanée et irréversible de noyaux atomiques instables en d’autres noyaux.

★ À maîtriser

• La désintégration radioactive est un phénomène aléatoire, car il est impossible de déterminer à quel moment une transformation donnée 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

Noyau instable → désintégration spontanée et irréversible → noyau plus stable.

📖 4. Décroissance radioactive et datation

🔑 Notions clés & Définitions

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

★ À maîtriser

• La demi-vie est une durée 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 domaines suivants:

  • les centrales thermiques
  • la médecine curative
  • l’imagerie médicale
  • l’archéologie

💡 Astuce mémo

Nombre initial → demi-vie → décroissance → datation.

📊 Tableaux de synthèse

Fusion et fission nucléaires