Fiche de révision : Radioactivité et réactions nucléaires

📋 Plan du Cours

1. Découverte de la radioactivité
2. Radioactivité naturelle
3. Fusion et fission nucléaires
4. Radioactivité artificielle
5. Décroissance et demi-vie

📖 1. Découverte de la radioactivité

🔑 Notions clés & Définitions

• Radioactivité : Transformation naturelle d’un noyau père instable en un noyau fils, de façon inéluctable, aléatoire, spontanée et indépendante des conditions extérieures.

📝 Points essentiels

• En 1896, Henri Becquerel découvre que des sels d’uranium impressionnent une plaque photographique même après plusieurs jours dans un tiroir.

💡 Astuce mémo

Plaque dans le tiroir → fluorescence remise en cause → émission naturelle de l’uranium

📖 2. Radioactivité naturelle

📝 Points essentiels

• Lors d’une désintégration radioactive, un noyau père instable se transforme spontanément en un noyau fils en émettant une particule selon le type de désintégration.

📌 La désintégration α concerne les noyaux trop gros et libère une particule α, qui est un noyau d’hélium 4.

📌 Lors d’une désintégration β⁻, un neutron se transforme en proton et libère un électron, tandis que lors d’une désintégration β⁺, un proton se transforme en neutron et libère un positon, antiparticule de l’électron.

💡 Astuce mémo

α : noyau trop gros ; β⁻ : trop de neutrons ; β⁺ : trop de protons

📖 3. Fusion et fission nucléaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Fusion nucléaire : Réaction provoquée dans laquelle deux noyaux de petite taille s’unissent pour former un noyau plus gros.
• Fission nucléaire : Réaction provoquée dans laquelle une particule entre en collision avec un gros noyau, qui se casse en deux noyaux plus petits en éjectant une ou plusieurs particules.

📝 Points essentiels

• La fusion d’un noyau de deutérium avec un noyau de tritium forme un noyau d’hélium 4 et éjecte un neutron : $^{2}_{1}\mathrm{H}+^{3}_{1}\mathrm{H}\rightarrow ^{4}_{2}\mathrm{He}+^{1}_{0}\mathrm{n}$.

• La fusion et la fission sont des réactions provoquées qui peuvent aussi se produire naturellement dans les étoiles et qui nécessitent de l’énergie pour se produire.

💡 Astuce mémo

Fusion : deux petits noyaux s’unissent ; fission : un gros noyau se casse

📖 4. Radioactivité artificielle

🔑 Notions clés & Définitions

• Demi-vie : Durée au bout de laquelle la moitié des noyaux radioactifs initialement présents se sont désintégrés.

📝 Points essentiels

• En 1934, Irène Joliot-Curie et Frédéric Joliot réalisent la synthèse du phosphore 30 à partir d’aluminium 27 bombardé par des noyaux d’hélium 4.

• Le phosphore 30 possède une demi-vie de 3 min 15 s et subit une désintégration β⁻.

💡 Astuce mémo

Aluminium 27 bombardé → phosphore 30 → désintégration β⁻

📖 5. Décroissance et demi-vie

★ À maîtriser

• La désintégration d’un noyau radioactif individuel est imprévisible, mais le nombre de noyaux qui se désintègrent est prévisible statistiquement dans un échantillon.

• La demi-vie, notée $t_{1/2}$, dépend de la nature du noyau et peut s’exprimer en secondes, jours ou années.

📐 Formule — Après n demi-vies, le nombre de noyaux radioactifs restants est $N(t)=\frac{N_0}{2^n}$.

Compléments

📐 Formule — Après une demi-vie, il reste $N_0/2$ noyaux ; après deux, trois, quatre et cinq demi-vies, il reste respectivement $N_0/4$, $N_0/8$, $N_0/16$ et $N_0/32$.

💡 Astuce mémo

Après chaque demi-vie : N₀, N₀/2, N₀/4, N₀/8

📊 Tableaux de synthèse

Types de transformations nucléaires