QCM : Origine et transformations des éléments (20 questions)

Explication

La nucléosynthèse primordiale, quelques secondes après le Big Bang, forme par fusion des noyaux d’hydrogène, de deutérium, de tritium, d’hélium, de lithium et de béryllium. La formation au cœur des étoiles relève de la nucléosynthèse stellaire, tandis que les éléments de numéro atomique élevé sont associés aux explosions stellaires.

Explication

La nucléosynthèse stellaire forme par fusion, au cœur des étoiles, des éléments jusqu’à $Z \leq 26$. Les éléments à partir de $Z \geq 27$ sont associés à la nucléosynthèse explosive, et 118 correspond au nombre d’éléments répertoriés.

Explication

La classification périodique répertorie les 118 éléments chimiques de l’Univers. Les valeurs 75 et 1 sont des pourcentages de composition, et non des nombres d’éléments.

Explication

La composition indiquée de l’Univers comprend 75 % d’hydrogène, 24 % d’hélium et 1 % d’autres éléments. La valeur de 1 % correspond aux autres éléments, tandis que 27,7 % est la part du silicium dans la croûte terrestre.

Explication

La fusion réunit deux noyaux légers pour former un noyau plus lourd, en libérant de l’énergie, notamment sous forme de rayonnement gamma. La fission divise un noyau lourd, la radioactivité désigne une transformation spontanée et le bombardement est une autre façon de provoquer une réaction nucléaire.

Explication

La fission correspond à la division d’un noyau lourd sous l’action d’un flux de neutrons ou de protons, avec libération d’énergie. La fusion réunit des noyaux légers, la radioactivité est spontanée et le rayonnement gamma est une forme d’énergie émise, non le nom de cette réaction.

Explication

La radioactivité désigne la transformation spontanée de certains isotopes en un autre noyau par une réaction nucléaire. Le bombardement implique une action incidente, tandis que fusion et fission nomment des mécanismes distincts de transformation des noyaux.

Explication

Si 455 tonnes correspondent à 13 %, le total est $455 \times 100 / 13$, soit environ 3 500 tonnes. 455 tonnes est la seule production chinoise, 5 915 résulte d’une multiplication inadaptée par 13 et 3 045 correspond à une estimation fondée sur le pourcentage restant plutôt qu’au total.

Explication

Le prix au gramme se calcule en divisant le prix de l’once par sa masse : $1\,166{,}05 / 31{,}1 \approx 38\ \text{€}$. Le prix de l’once n’est pas celui d’un gramme, la multiplication inverse le calcul et une division par 30 donnerait une estimation supérieure à celle obtenue avec 31,1.

Explication

Le mercure a pour numéro atomique 80 et le plomb 82. La confusion entre mercure et plomb inverse ces valeurs ; 79 est le numéro de l’or.

Explication

Le mercure a un proton de plus que l’or, donc sa transformation en or nécessite le retrait d’un proton. Ajouter un proton augmente le numéro atomique, en retirer deux le diminue trop, et modifier les neutrons ne change pas l’élément.

Explication

Une transformation qui modifie le noyau atomique est nucléaire. Une transformation chimique concerne les interactions entre atomes, tandis qu’un changement d’état ou une réaction moléculaire ne décrit pas la modification du noyau.

Explication

La masse d’or obtenue est proportionnelle à la durée du bombardement : doubler celle-ci double la masse. Une relation inverse ferait diminuer la masse, tandis qu’une hausse fixe ou quadratique ne correspond pas à la proportionnalité.

Explication

Des isotopes ont le même nombre de protons, mais un nombre différent de neutrons. Le nombre de neutrons ou le nombre total de nucléons peut donc différer ; des nombres de protons différents indiquent des éléments différents.

Explication

La fission est l’éclatement d’un noyau, tandis que la fusion réunit des noyaux. Une transformation chimique ne décrit pas la division du noyau, et la présence d’un neutron ne définit pas à elle seule le type de réaction.

Explication

Bethe a expliqué la transformation de l’hydrogène en hélium dans les étoiles par le cycle carbone-azote-oxygène. La nucléosynthèse primordiale concerne les premiers noyaux de l’Univers, tandis que la nucléosynthèse explosive forme des éléments lors de l’explosion d’étoiles.

Explication

L’oxygène représente environ 46,6 % de la masse de la croûte terrestre, la part la plus élevée parmi les éléments indiqués. Le silicium et l’aluminium en constituent des parts plus faibles; l’hydrogène n’est pas l’élément dominant de la croûte.

Explication

La fusion du deutérium et du tritium produit un noyau d’hélium 4 et un neutron, et libère 17,6 MeV. Le carbone 12 et 4,96 MeV correspondent à une autre réaction, 3,5 MeV est une valeur erronée ici, et l’hélium seul omet le neutron.

Explication

Le volume est $21^3\ \text{cm}^3$ et la masse vaut $19,3\times21^3=178\,605,3\ \text{g}$, soit environ $1,79\times10^2\ \text{kg}$. La valeur en grammes oublie la conversion d’unité, le calcul avec le carré du côté néglige une dimension, et la valeur en tonnes est confondue avec celle en kilogrammes.

Explication

Les collisions peuvent transformer certains noyaux de mercure en atomes d’or, mais en quantité infime. La transformation d’or en mercure inverse le processus, la réaction chimique ne change pas les noyaux, et une production importante surestime le résultat.