QCM : Radioactivité et états de la matière — 42 questions

Explication

Démocrite décrit la matière comme discontinue et constituée de petites particules insécables appelées atomes. Cette conception s’oppose à celle de Platon et d’Aristote, qui la considèrent comme continue.

Explication

Le modèle ondulatoire remplace l’orbite précise par une orbitale, c’est-à-dire un volume d’espace autour du noyau où la présence de l’électron est probabiliste.

Explication

Un nucléide regroupe des atomes dont les noyaux possèdent à la fois le même nombre de protons Z et le même nombre de neutrons N.

Explication

Le nombre de masse est la somme des protons et des neutrons : A = Z + N = 17 + 18 = 35. Il compte donc l’ensemble des nucléons, et non les seuls protons.

Explication

Les isotopes possèdent le même nombre de protons Z mais des nombres de neutrons différents. Les isotones possèdent le même nombre de neutrons N mais des nombres de protons différents.

Explication

Le nombre quantique secondaire l associe 0 à s, 1 à p, 2 à d et 3 à f. Ainsi, l = 2 correspond à une sous-couche d.

Explication

Le principe de Pauli limite à deux le nombre d’électrons par case quantique et exige qu’ils se distinguent par leurs nombres quantiques, notamment par des spins opposés dans cette case.

Explication

La règle de Hund indique que les électrons occupent d’abord séparément le maximum de cases quantiques de même énergie, puis s’apparient. Elle se distingue ainsi du principe de Pauli.

Explication

La couche de valence est la couche électronique de plus grand nombre quantique principal n. Ses électrons participent principalement aux réactions chimiques et à la formation des liaisons.

Explication

Une liaison covalente correspond à la mise en commun d’un doublet d’électrons de valence, chaque atome apportant généralement un électron. Le transfert intégral d’un électron caractérise plutôt une liaison ionique.

Explication

Une forte différence d’électronégativité favorise le transfert d’un électron de valence, ce qui forme un cation et un anion : il s’agit d’une liaison ionique.

Explication

Une liaison dative est une liaison covalente dont les deux électrons proviennent d’un seul atome, par association d’un doublet libre avec une lacune électronique.

Explication

La méthode VSEPR détermine la géométrie à partir des atomes liés et des doublets non liants autour de l’atome central. Les liaisons multiples y comptent comme des liaisons simples.

Explication

Lors d’une excitation, l’électron passe vers une couche plus superficielle sans quitter l’atome. Lors d’une ionisation, une énergie suffisante l’éjecte hors de l’atome.

Explication

L’ionisation est définie comme l’éjection d’un électron hors de l’atome après un apport d’énergie suffisant. Une excitation ne fait que déplacer l’électron vers une couche plus superficielle.

Explication

En appliquant la relation Eₙ = −13,6/n², on obtient E₂ = −13,6/4 = −3,4 eV. Le signe négatif indique un état lié.

Explication

L’énergie de transition se calcule avec ΔE = 13,6(1/n₁² − 1/n₂²) eV, en prenant la valeur absolue pour obtenir une énergie positive.

Explication

La courbe d’Aston montre qu’une énergie de liaison par nucléon élevée correspond à une plus grande stabilité du noyau.

Explication

L’énergie de liaison est donnée par la relation d’Einstein E = Δm c², où Δm est le défaut de masse positif du noyau.

Explication

La cohésion nucléaire résulte de l’équilibre entre la répulsion électromagnétique des protons et l’attraction de la force nucléaire forte. Les neutrons contribuent à séparer les protons comme des isolateurs.

Explication

Le carbone 14 est un isotope radioactif dont la période est de 5 730 ans, ce qui permet de dater des substances organiques vieilles de plusieurs milliers d’années.

Explication

Après la mort du végétal, le carbone 14 décroît sans être renouvelé, tandis que le carbone 12 sert de référence stable. Le rapport 14C/12C diminue donc avec le temps.

Explication

La désexcitation nucléaire peut s’effectuer par émission d’un photon gamma, émission d’un électron de conversion interne ou création d’une paire interne.

Explication

Le carbone 14 est un isotope radioactif du carbone, présent dans l’atmosphère, et sa période radioactive vaut 5 730 ans. Le carbone 12 constitue l’isotope de comparaison stable.

Explication

Durant sa vie, le végétal incorpore le rapport atmosphérique 14C/12C par photosynthèse. Après sa mort, le renouvellement cesse et le carbone 14 décroît, ce qui rend le rapport mesurable comme indicateur du temps écoulé.

Explication

L’état fondamental est l’état du noyau dont l’énergie est minimale lorsqu’il est livré à lui-même. Un état excité possède une énergie supérieure.

Explication

Sans stimulation extérieure, un noyau excité retourne spontanément à l’état fondamental. Cette désexcitation libère de l’énergie par photon gamma, conversion interne ou création de paire interne.

Explication

L’énergie du photon vaut la valeur absolue de la différence entre les deux niveaux : |4,80 − 1,65| = 3,15 MeV.

Explication

Lors d’une conversion interne, l’énergie nucléaire éjecte directement un électron orbital. La vacance créée entraîne un réarrangement électronique pouvant produire un électron Auger.

Explication

La création d’une paire électron-positon nécessite un photon incident dont l’énergie est supérieure à 1,022 MeV, seuil correspondant à la production des deux particules.

Explication

La courbe d’Aston indique que les noyaux de masse moyenne ont une énergie de liaison par nucléon plus élevée et sont donc plus stables. Les noyaux légers et très lourds sont relativement moins liés.

Explication

La fission divise un noyau lourd en noyaux plus petits et plus stables, avec libération d’énergie. L’assemblage de noyaux légers correspond à la fusion.

Explication

La fission contrôlée utilise une réaction en chaîne maîtrisée dans un réacteur afin de produire de l’électricité. Elle ne consiste donc pas à supprimer toute fission.

Explication

Le circuit primaire transmet la chaleur aux générateurs de vapeur. Le circuit secondaire conduit ensuite la vapeur vers la turbine puis le condenseur, refroidi par le circuit de refroidissement.

Explication

La température élevée disperse les électrons et fournit aux noyaux assez d’énergie pour vaincre leur répulsion électromagnétique. À très courte distance, l’interaction forte peut alors les attirer.

Explication

Cette fusion produit un noyau d’hélium, qui est une particule alpha, ainsi qu’un neutron, en libérant beaucoup de chaleur et d’énergie électromagnétique. Elle ne produit pas deux noyaux issus de la division d’un noyau lourd.

Explication

Dans ITER, le deutérium et le tritium sont accélérés à 1000 km·s⁻¹, puis le plasma atteint environ 150 millions de °C et est maintenu par confinement magnétique.

Explication

Le rendement annoncé est très élevé : 1 g de deutérium et de tritium équivaut à environ 9 tonnes de pétrole. Le combustible est également abondant dans l’eau de mer.

Explication

La classification classique distingue les états solide, liquide et gazeux. Les autres catégories appartiennent notamment à des classifications plus modernes ou spécialisées.

Explication

Une transformation endothermique absorbe de l’énergie thermique, ce qui entraîne une diminution de la température du milieu. Une transformation exothermique libère au contraire de la chaleur.

Explication

Un cristal liquide est un état mésomorphe : il peut s’écouler comme un liquide tout en conservant un certain ordre et une orientation moléculaire caractéristiques d’un cristal.

Explication

Les forces intramoléculaires assurent la cohésion interne d’une molécule. Les forces intermoléculaires attirent les molécules entre elles et influencent de nombreuses propriétés physiques.