QCM : Radioactivité et datation au carbone 14 (23 questions)

Explication

Des isotopes appartiennent au même élément parce qu’ils possèdent le même nombre de protons, tandis que leur nombre de neutrons diffère. Des nombres de protons différents caractérisent des éléments chimiques distincts, et non des isotopes.

Explication

Le nombre de masse est la somme du nombre de protons et du nombre de neutrons, donc $A=N+Z=9+8=17$. Le nombre $Z=8$ correspond au numéro atomique et ne représente pas le nombre de masse.

Explication

La radioactivité est une désintégration spontanée de noyaux instables, qui peut s’accompagner de particules et parfois d’un rayonnement gamma. Une transformation chimique ne modifie pas directement le noyau atomique.

Explication

Les isotopes naturels du carbone sont $^{12}\mathrm{C}$, $^{13}\mathrm{C}$ et $^{14}\mathrm{C}$, mais seul $^{14}\mathrm{C}$ est instable. Le $^{12}\mathrm{C}$ est le plus abondant dans l’atmosphère, sans être radioactif.

Explication

Lors d’une désintégration bêta moins, un neutron se transforme en proton en émettant un électron, ce qui convertit le carbone 14 en azote 14. La transformation proton-neutron correspond à un autre type de désintégration bêta.

Explication

La désintégration conserve le nombre de masse à 14 et augmente le numéro atomique de 6 à 7, produisant ainsi de l’azote 14 et un électron. Une émission bêta moins ne diminue pas le nombre de masse et ne conserve pas le même élément.

Explication

La désintégration d’un noyau individuel est aléatoire, mais le comportement statistique d’un grand nombre de noyaux est régulier. La radioactivité reste spontanée et indépendante des conditions extérieures usuelles.

Explication

La demi-vie est le temps au bout duquel la moitié des noyaux radioactifs initiaux s’est désintégrée en noyaux fils. Elle ne correspond ni à la disparition complète de l’échantillon ni à un intervalle propre à un noyau individuel.

Explication

Après $n$ demi-vies, il reste $N=\frac{N_0}{2^n}$, donc après trois demi-vies $N=\frac{N_0}{2^3}=\frac{N_0}{8}$. La quantité restante est divisée par deux à chaque demi-vie, tandis que les noyaux fils s’accumulent.

Explication

La demi-vie du carbone 14 est de 5 730 ans. La valeur 1 210 est proche de la constante de radioactivité exprimée avec une puissance de dix, mais elle n’est pas une durée de demi-vie.

Explication

La datation commence à la mort, lorsque les échanges de carbone avec l’atmosphère cessent et que le carbone 14 restant se désintègre. Chez un organisme vivant, le carbone est encore renouvelé par les échanges avec l’atmosphère.

Explication

Un organisme vivant ne distingue pas le $^{14}\mathrm{CO}_2$ du $^{12}\mathrm{CO}_2$ et renouvelle ainsi son carbone selon le rapport atmosphérique. Il ne fabrique donc pas spontanément les isotopes dans ses tissus.

Explication

Le calcul compare le rapport qui existait à la mort avec celui qui subsiste dans l’échantillon. Le rapport mesuré correspond donc à l’état après la désintégration, et non à la valeur initiale.

Explication

Un organisme autotrophe synthétise sa matière organique à partir d’éléments minéraux en utilisant la photosynthèse. La respiration intervient ensuite dans l’utilisation de cette matière organique et non dans sa production initiale.

Explication

La photosynthèse utilise l’eau et le dioxyde de carbone pour produire du glucose et du dioxygène grâce à la lumière. L’équation avec le glucose et le dioxygène comme réactifs décrit la respiration.

Explication

La respiration dégrade le glucose en présence de dioxygène et libère du dioxyde de carbone, de l’eau et de l’énergie. La transformation inverse, qui consomme du dioxyde de carbone, correspond à la photosynthèse.

Explication

L’âge est calculé avec $t=\frac{\ln\left(\frac{[^{14}\mathrm{C}/^{12}\mathrm{C}]_{atm}}{[^{14}\mathrm{C}/^{12}\mathrm{C}]_{ech}}\right)}{\lambda}$. Le rapport mesuré diminue après la mort, ce qui justifie sa présence au dénominateur.

Explication

La valeur atmosphérique de référence utilisée dans le calcul est $^{14}\mathrm{C}/^{12}\mathrm{C}=1,2\times10^{-12}$. Le rapport de l’échantillon, lui, diminue au cours du temps après la mort de l’organisme.

Explication

La méthode consiste à mesurer le carbone 14 qui subsiste et à calculer le rapport $^{14}\mathrm{C}/^{12}\mathrm{C}$ de l’échantillon. Ce rapport est ensuite comparé à la valeur atmosphérique initiale pour déterminer le temps écoulé.

Explication

Après leur refroidissement et leur salinisation, ces eaux plongent à plus de 3 000 m et s’isolent de l’atmosphère. L’idée selon laquelle elles restent en échange avec l’air concerne les eaux de surface, avant leur plongée.

Explication

Le rapport $^{14}\mathrm{C}/^{12}\mathrm{C}$ diminue avec le temps dans les eaux isolées de l’atmosphère, ce qui renseigne sur la durée depuis leur plongée et indique une circulation très lente. La température, la salinité ou une profondeur précise ne sont pas directement déduites de cette diminution.

Explication

La méthode repose sur la mesure du carbone 14 présent dans un matériau, donc l’échantillon doit contenir du carbone. L’isolement atmosphérique, une forte quantité de carbone 14 ou la conservation du rapport initial ne constituent pas la condition générale requise.

Explication

Avec le temps, la quantité de carbone 14 diminue jusqu’à devenir très faible, ce qui rend sa mesure et l’estimation de l’âge moins précises. Les échantillons récents contiennent davantage de carbone 14 mesurable, contrairement à ce qu’affirme l’idée d’un échange atmosphérique accru.