QCM : Les éléments chimiques (18 questions)

Explication

La nucléosynthèse primordiale forme principalement l’hydrogène et l’hélium, alors que la nucléosynthèse stellaire produit notamment le carbone, l’azote, l’oxygène et le fer par fusion dans les étoiles. La production du fer et des autres éléments lourds n’est donc pas attribuée à la phase primordiale.

Explication

Un neutron provoque la fission d’un noyau d’uranium 235, puis cette fission émet trois neutrons capables d’en déclencher d’autres. La répétition de ce mécanisme constitue une réaction en chaîne.

Explication

La fission est la division d’un noyau lourd en deux noyaux plus légers provoquée par un neutron. L’union de deux noyaux légers décrit au contraire la fusion nucléaire.

Explication

Dès 1897, Marie et Pierre Curie ont découvert le polonium et le radium et ont donné le nom de radioactivité au phénomène. La demi-vie du carbone 14 et le fonctionnement des réacteurs relèvent d’autres résultats scientifiques.

Explication

La radioactivité naturelle peut se poursuivre par plusieurs désintégrations successives jusqu’à la formation d’un noyau stable. Elle se distingue ainsi d’une fission provoquée en centrale par un bombardement neutronique.

Explication

La radioactivité correspond à la désintégration spontanée de noyaux instables, avec émission de rayonnements plus ou moins énergétiques et nocifs. La stabilité nucléaire désigne au contraire l’absence de cette désintégration spontanée.

Explication

La nucléosynthèse primordiale assemble des protons et des neutrons pour former les premiers noyaux d’hydrogène et d’hélium. La production d’éléments plus lourds comme le carbone et l’oxygène relève de la nucléosynthèse stellaire.

Explication

Après la mort, l’organisme ne renouvelle plus son carbone 14 par la photosynthèse ou l’alimentation, tandis que celui présent se désintègre progressivement. La quantité restante peut alors être comparée à celle d’un organisme vivant pour estimer l’âge de la mort.

Explication

Le rayonnement alpha est constitué de noyaux d’hélium, le bêta d’électrons et le gamma de photons très énergétiques. La feuille d’aluminium peut arrêter le rayonnement alpha, tandis que les trois rayonnements n’ont pas la même nature.

Explication

La radiothérapie utilise des rayonnements radioactifs ou associés pour traiter des tumeurs, ce qui constitue une application médicale de la radioactivité. Les autres situations relèvent de phénomènes thermiques, optiques ou électroniques.

Explication

Le carbone 14 possède une demi-vie de 5730 ans, alors que l’uranium 238 possède une demi-vie de plusieurs milliards d’années. Cette différence d’échelle explique leurs usages distincts pour la datation.

Explication

Après $m$ demi-vies, le nombre restant est $N=\frac{N_0}{2^m}$ ; pour $m=3$, on obtient donc $N=\frac{N_0}{8}$. L’expression $N_0$ désigne la population initiale, tandis que $N$ désigne la population restante.

Explication

Des isotopes appartiennent au même élément, donc possèdent le même nombre de protons, mais ils diffèrent par leur nombre de neutrons et donc par leur nombre de nucléons. Des nombres de protons différents indiqueraient des éléments chimiques différents.

Explication

La demi-vie est la durée au bout de laquelle la population de noyaux instables est réduite de moitié. Elle décrit une durée statistique pour une population, et non une durée identique de désintégration pour chaque noyau.

Explication

Le nombre de nucléons vérifie $A=Z+N$, donc ici $A=6+8=14$. La valeur $6$ désigne le nombre de protons et la valeur $8$ le nombre de neutrons.

Explication

La fusion nucléaire rassemble deux noyaux légers afin de former un noyau plus lourd. La division d’un noyau lourd sous l’impact d’un neutron correspond à la fission nucléaire.

Explication

En 1896, Henri Becquerel a observé qu’un minerai d’uranium émettait spontanément un rayonnement invisible et pénétrant. Cette découverte ne concernait ni une lumière visible ni une transformation provoquée par un champ magnétique.

Explication

Le nombre atomique $Z$ correspond au nombre de protons du noyau et caractérise l’élément chimique. Le nombre de neutrons est noté $N$, tandis que le nombre total de nucléons est noté $A$.