QCM : Isotopes radiogéniques et géochronologie (10 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Deux atomes appartiennent au même élément et possèdent respectivement un nombre de masse de 12 et de 14 ; quelle différence caractérise ces isotopes ?

Ils ont un nombre différent de protons, mais le même nombre de neutrons.
Ils ont des nombres différents de protons et de neutrons, avec la même masse.
Ils ont le même nombre de protons, mais un nombre différent de neutrons.
Ils ont le même nombre de neutrons, mais un nombre différent de protons.

Ils ont le même nombre de protons, mais un nombre différent de neutrons.

Explication

Des isotopes d’un même élément possèdent le même numéro atomique, donc le même nombre de protons, mais des nombres de neutrons différents. Une variation du nombre de protons définirait un autre élément, et non un isotope.

2. Quelle relation distingue correctement un isotope radioactif d’un isotope radiogénique ?

L’isotope radioactif est le parent instable, tandis que l’isotope radiogénique est le produit de sa désintégration.
L’isotope radioactif provient d’une réaction chimique, tandis que l’isotope radiogénique provient d’une fission nucléaire.
L’isotope radioactif est un noyau stable, tandis que l’isotope radiogénique est un noyau instable qui l’émet.
L’isotope radioactif est produit par le rayonnement cosmique, tandis que l’isotope radiogénique est le noyau qui se désintègre.

L’isotope radioactif est le parent instable, tandis que l’isotope radiogénique est le produit de sa désintégration.

Explication

Un isotope radioactif est instable et se désintègre ; le produit formé est appelé isotope radiogénique. Les isotopes produits par bombardement cosmique sont qualifiés de cosmogéniques, ce qui ne définit pas la relation parent-fils.

3. Un noyau subit une désintégration alpha ; comment évoluent son nombre de masse AA et son numéro atomique ZZ ?

AA diminue de 2 et ZZ diminue de 4.
AA reste constant et ZZ diminue de 1.
AA reste constant et ZZ augmente de 1.
AA diminue de 4 et ZZ diminue de 2.

$$A$$ diminue de 4 et $$Z$$ diminue de 2.

Explication

Une particule alpha est un noyau d’hélium contenant deux protons et deux neutrons, donc l’émission retire quatre nucléons et deux protons au noyau initial. La conservation de cette composition explique les variations de AA et de ZZ.

4. Lors d’une désintégration bêta moins, quelle transformation nucléaire se produit ?

Un proton devient un neutron, avec émission d’un positon et d’un neutrino ; AA reste constant et ZZ diminue de 1.
Un neutron devient un proton, avec émission d’un électron et d’un antineutrino ; AA reste constant et ZZ augmente de 1.
Un neutron devient un proton, avec émission d’un positon et d’un neutrino ; AA reste constant et ZZ diminue de 1.
Un noyau émet deux protons et deux neutrons ; AA diminue de 4 et ZZ diminue de 2.

Un neutron devient un proton, avec émission d’un électron et d’un antineutrino ; $$A$$ reste constant et $$Z$$ augmente de 1.

Explication

La désintégration bêta moins convertit un neutron en proton et émet un électron ainsi qu’un antineutrino ; le nombre total de nucléons reste donc inchangé tandis que ZZ augmente d’une unité. La transformation proton-neutron correspond à la désintégration bêta plus, et l’émission de quatre nucléons correspond à une désintégration alpha.

5. Qu'est-ce qu'un isotope dans le contexte de la radioactivité ?

Un isotope est un atome avec un nombre variable d’électrons, ce qui influence sa radioactivité.
Un isotope est un élément chimique qui ne possède pas de neutrons dans son noyau.
Un isotope possède le même nombre de protons qu’un autre isotope du même élément, mais un nombre de masse différent.
Un isotope est un atome dont le noyau est instable et se désintègre rapidement.

Un isotope possède le même nombre de protons qu’un autre isotope du même élément, mais un nombre de masse différent.

Explication

Un isotope possède le même nombre de protons que d’autres isotopes du même élément, mais un nombre différent de neutrons, ce qui peut rendre certains isotopes radioactifs.

6. Quel est le rapport initial de 87Sr^{87}\text{Sr} à 86Sr^{86}\text{Sr} qui indique une origine mantellique dans une étude de géochronologie Rb-Sr ?

Entre 0,706 et 0,710
Exactement 0,700
Supérieur à 0,710
Inférieur à 0,706

Inférieur à 0,706

Explication

Un rapport initial 87Sr/86Sr^{87}\text{Sr}/^{86}\text{Sr} inférieur à 0,706 indique une origine mantellique. Un rapport supérieur à 0,710 indique une origine crustale, ce qui est une distinction clé dans la géochronologie Rb-Sr.

7. Quel est le rôle principal de la méthode de géochronologie Sm-Nd dans l'étude des roches ?

Analyser la stabilité des isotopes pour comprendre la dégradation radioactive.
Mesurer la composition chimique exacte des minéraux pour identifier leur origine.
Déterminer l'âge de formation des roches en utilisant le rapport entre isotopes de samarium et de néodyme.
Calculer la quantité totale de samarium et de néodyme présents dans une roche.

Déterminer l'âge de formation des roches en utilisant le rapport entre isotopes de samarium et de néodyme.

Explication

La méthode Sm-Nd est utilisée pour déterminer l'âge des roches en analysant le rapport entre l'isotope radiogénique 143Nd et l'isotope stable 144Nd, ce qui permet de dater la formation de la roche. Elle ne sert pas principalement à mesurer la composition chimique ou la stabilité des isotopes.

8. À quelle période la désintégration du 176Lu en 176Hf, système isotopique autre que Rb-Sr et Sm-Nd, a-t-elle été établie comme étant significative dans la datation géochronologique ?

Il y a environ 13,8 milliards d'années
Il y a environ 4,5 millions d'années
Il y a environ 4,5 milliards d'années
Il y a environ 35,7 milliards d'années

Il y a environ 35,7 milliards d'années

Explication

La désintégration du 176Lu en 176Hf, système isotopique autre que Rb-Sr et Sm-Nd, a été établie comme ayant une période de 35,7 Ga, ce qui indique son importance dans la datation des roches anciennes. La période de 4,5 Ga correspond à l'âge de la Terre, non à celle de cette désintégration.

9. En quoi la composition isotopique d’un élément permet-elle de différencier un isotope radioactif d’un isotope cosmogénique ?

Les isotopes radioactifs sont toujours présents en grande quantité dans la nature, contrairement aux isotopes cosmogéniques.
Les isotopes radioactifs ont un nombre de neutrons supérieur à celui des isotopes cosmogéniques.
Les isotopes radioactifs sont instables et se désintègrent, tandis que les isotopes cosmogéniques sont produits par bombardement cosmique.
Les isotopes radioactifs sont stables, alors que les isotopes cosmogéniques sont instables.

Les isotopes radioactifs sont instables et se désintègrent, tandis que les isotopes cosmogéniques sont produits par bombardement cosmique.

Explication

Les isotopes radioactifs sont caractérisés par leur instabilité et leur tendance à se désintégrer, contrairement aux isotopes cosmogéniques qui sont produits par des processus cosmiques et sont généralement stables. La distinction repose donc sur leur stabilité et leur origine.

10. Quel est le principal facteur qui détermine la radioactivité d’un isotope ?

La température ambiante
La composition électronique
La pression environnementale
L’instabilité du noyau

L’instabilité du noyau

Explication

La radioactivité dépend de l’instabilité du noyau, ce qui provoque sa désintégration. La pression, la température ou la composition électronique n’ont pas d’impact direct sur la désintégration nucléaire.

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Mémorisez les réponses avec 10 flashcards sur Isotopes radiogéniques et géochronologie.

Qu'est-ce qui différencie deux isotopes d'un même élément ?

Le nombre de masse A différent dû à un nombre différent de neutrons.

De quoi dépend la radioactivité nucléaire ?

De l'instabilité du noyau atomique.

Que libère un noyau lors d'une désintégration alpha ?

Un noyau d'hélium composé de deux protons et deux neutrons.

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