QCM : Éléments et transformations nucléaires (16 questions)

Explication

Dans les étoiles, des noyaux légers fusionnent pour former des noyaux plus lourds, parmi lesquels l’oxygène, le carbone et le fer. La division de noyaux lourds décrit la fission et non la fusion stellaire.

Explication

La radioactivité est une transformation spontanée, aléatoire et irréversible de noyaux instables vers des noyaux plus stables, accompagnée d’émissions de particules et d’énergie. La cassure provoquée d’un noyau lourd relève de la fission, qui nécessite l’impact d’une particule.

Explication

La fusion assemble des noyaux légers pour former un noyau plus lourd, avec émission d’une particule et libération d’énergie. La séparation d’un noyau lourd correspond à la fission, qui repose sur un mécanisme différent.

Explication

La conservation du nombre de masse impose que la somme des nombres de masse initiaux soit égale à celle des nombres de masse finaux, soit $A_1+A_2=A_3+A_4$. La relation avec les $Z$ exprime la conservation des numéros atomiques, une grandeur différente.

Explication

Des isotopes ont le même nombre de protons, ce qui les rattache au même élément, mais des nombres différents de neutrons. Un ion se définit par une charge électrique, une molécule par un assemblage d’atomes et un nucléon est une particule du noyau.

Explication

Le deutérium et le tritium fusionnent pour produire un noyau d’hélium 4 et un neutron, selon l’équation indiquée. Les autres équations inversent la réaction ou proposent des produits qui ne correspondent pas à cette fusion.

Explication

La conservation des numéros atomiques s’écrit $Z_1+Z_2=Z_3+Z_4$, car les nombres de protons se compensent entre les réactifs et les produits. La relation portant sur les $A$ concerne le nombre de masse, qui compte les protons et les neutrons.

Explication

Après $m$ demi-vies, le nombre restant est $N = \frac{N_0}{2^m}$ ; pour $m = 3$, on obtient donc $N = \frac{N_0}{8}$. La division par trois ne traduit pas la diminution successive de moitié à chaque demi-vie.

Explication

La fission est la cassure d’un noyau lourd en deux noyaux plus légers sous l’impact d’un neutron ou d’une autre particule légère, avec émission de particules et d’énergie. L’assemblage de noyaux légers correspond à la fusion.

Explication

L’hydrogène est l’élément le plus abondant de l’Univers et représente près de 75 % des atomes. Le carbone, l’oxygène et l’azote sont importants dans le vivant, mais ils ne dominent pas la composition atomique de l’Univers.

Explication

Le numéro atomique $Z$ indique le nombre de protons et, pour un atome neutre, il est aussi égal au nombre d’électrons. Le nombre total de nucléons relève du nombre de masse $A$, tandis que les autres propositions associent incorrectement $Z$ aux neutrons.

Explication

Le nombre de masse est la somme des protons et des neutrons du noyau, donc $A=11+12=23$. La valeur 11 correspond au nombre de protons, c’est-à-dire au numéro atomique $Z$.

Explication

La classification retenue distingue 94 éléments naturels et 24 éléments artificiels, soit 118 éléments au total. Les autres répartitions ne correspondent pas à cette distinction entre éléments naturels et artificiels.

Explication

Henri Becquerel a découvert la radioactivité en 1896. Pierre et Marie Curie sont notamment associés à la découverte du polonium et du radium, ce qui ne correspond pas à l’attribution demandée.

Explication

Le fer, avec $Z = 26$, constitue le noyau le plus stable ; les fusions jusqu’à lui peuvent libérer de l’énergie, tandis que la production d’éléments plus lourds en exige. La stabilité du fer ne vient ni d’un nombre inférieur de protons ni d’un arrêt des émissions.

Explication

La demi-vie est la durée au bout de laquelle la moitié des noyaux radioactifs initialement présents ont disparu. Elle ne correspond ni à la disparition complète de l’échantillon ni à la durée d’une transformation individuelle.