QCM : Univers, éléments et radioactivité (29 questions)

Explication

Dimitri Mendeleïev a établi le tableau périodique en 1869. Rutherford a contribué à la compréhension du noyau atomique, mais il n’est pas à l’origine du tableau périodique.

Explication

Le tableau périodique compte 18 colonnes, 7 périodes et 118 éléments chimiques. Inverser les nombres de colonnes et de périodes constitue une confusion fréquente sur sa structure.

Explication

Les éléments sont ordonnés selon des numéros atomiques croissants, en allant de gauche à droite puis de haut en bas. Le nombre de masse correspond aux nucléons et ne définit pas l’ordre général du tableau.

Explication

Le noyau d’hydrogène le plus courant contient un proton, tandis que celui de l’hélium le plus courant contient deux protons et deux neutrons. L’hydrogène courant ne comporte pas de neutron dans son noyau.

Explication

L’univers s’est formé lors du Big Bang, il y a 13,8 milliards d’années, avec des protons, des neutrons et des électrons. Les étoiles et les galaxies sont apparues plus tard, après les premières étapes de l’évolution cosmique.

Explication

Des ingénieurs de Bell Télécom ont découvert accidentellement le rayonnement fossile en 1965, ce qui a apporté une preuve du Big Bang. Les autres découvertes concernent des phénomènes ou des avancées distincts de la cosmologie primordiale.

Explication

Les noyaux d’hydrogène, de deutérium et d’hélium se sont formés dans les 380 000 premières années suivant le Big Bang. Les supernovæ et les systèmes planétaires interviennent à des étapes ultérieures de l’histoire cosmique.

Explication

La fusion stellaire de noyaux légers produit notamment des noyaux de carbone, d’oxygène et d’azote. L’hydrogène, le deutérium et l’hélium sont surtout associés à la nucléosynthèse du Big Bang, et non à cette production stellaire.

Explication

L’hydrogène représente 25 % de la masse de l’univers et l’hélium 73 %, soit 98 % à eux deux. La valeur de 90 % concerne la proportion d’atomes d’hydrogène, et non la masse totale.

Explication

L’hydrogène représente 90 % des atomes et l’hélium 8 %, soit 98 % des atomes de l’univers à eux deux. Les pourcentages de 25 % et 73 % décrivent leurs contributions à la masse, pas au nombre d’atomes.

Explication

Le noyau contient les protons et les neutrons, tandis que les électrons se déplacent autour de lui. Confondre la position des électrons avec celle des nucléons inverse la structure de l’atome.

Explication

Les nucléons sont les particules qui composent le noyau : les protons et les neutrons. Les électrons appartiennent à l’atome, mais ne font pas partie du noyau.

Explication

Un noyau instable peut éjecter des particules et devenir un noyau fils : cette transformation est une désintégration radioactive. La réunion de deux noyaux correspond plutôt à une fusion.

Explication

Deux isotopes appartiennent au même élément parce qu’ils ont le même nombre de protons, mais ils diffèrent par leur nombre de neutrons. Le carbone 12 et le carbone 14 illustrent cette distinction.

Explication

La fission casse un noyau père en deux noyaux plus petits, alors que la fusion rassemble deux noyaux pour en former un plus gros. La transformation d’un proton en neutron relève de la transmutation.

Explication

La transmutation transforme un noyau en un autre en conservant le nombre de nucléons, notamment par conversion d’un proton en neutron ou inversement. La division en deux noyaux plus petits caractérise la fission.

Explication

Une transformation nucléaire conserve le nombre total de nucléons ainsi que la charge électrique globale. La température, le volume et le nombre de désintégrations ne constituent pas les deux grandeurs de conservation indiquées.

Explication

L’eau ralentit les neutrons produits par la fission de l’uranium 235, ce qui favorise le déclenchement de nouvelles fissions et entretient la réaction en chaîne. Elle ne fusionne pas avec l’uranium et n’agit pas principalement sur les électrons.

Explication

L’activité radioactive correspond au nombre de désintégrations par seconde et se mesure en becquerels. La durée nécessaire pour atteindre la moitié des noyaux initiaux est la demi-vie, et non l’activité.

Explication

La demi-vie est la durée au bout de laquelle la moitié des noyaux radioactifs initiaux se sont désintégrés, donc l’autre moitié reste présente. Une diminution au quart correspond à deux demi-vies, et non à une seule.

Explication

L’échantillon passe à 500 g après 4,5 milliards d’années, puis à 250 g après 9 milliards d’années. La masse de 125 g est atteinte après 13,5 milliards d’années.

Explication

Henri Becquerel a découvert la radioactivité en montrant que l’uranium émettait des rayonnements capables d’impressionner des plaques photographiques. La création d’éléments radioactifs artificiels correspond aux travaux ultérieurs d’Irène Curie et de Frédéric Joliot.

Explication

En 1898, Pierre et Marie Curie ont isolé le polonium et le radium, qui sont deux éléments naturels radioactifs. La radioactivité de l’uranium avait été mise en évidence auparavant par Henri Becquerel.

Explication

Les deux isotopes possèdent 6 protons, mais le carbone 12 a 6 neutrons alors que le carbone 14 en a 8 et est radioactif. La confusion fréquente consiste à attribuer 8 protons au carbone 14, alors que son nombre de protons reste égal à 6.

Explication

Les rayons cosmiques produisent du carbone 14 à partir de l’azote de la haute atmosphère, puis ce carbone forme du dioxyde de carbone intégré aux végétaux par photosynthèse. La transformation en dioxygène ne décrit pas le mécanisme atmosphérique et biologique présenté.

Explication

Après la mort, le carbone 12 reste stable tandis que le carbone 14 se désintègre en azote 14, avec une demi-vie de 5730 ans. La demi-vie concerne donc la diminution radioactive du carbone 14 et non celle du carbone 12.

Explication

La datation au carbone 14 repose sur la mesure du carbone 14, sa comparaison avec le carbone 12 et l’utilisation d’une courbe de calibration. La comparaison avec l’azote 14 ou avec l’uranium ne constitue pas la procédure décrite pour cette méthode.

Explication

57 jours correspondent à trois périodes de 19 jours, donc la masse devient $1 \times \left(\frac{1}{2}\right)^3 = 0{,}125\ \mathrm{mg}$. Après deux périodes, il resterait $0{,}25\ \mathrm{mg}$, ce qui correspondrait à 38 jours.

Explication

L’exemple compare 1 g d’uranium à environ 1 tonne de charbon pour une quantité d’énergie équivalente. Une masse de 1 kilogramme ou de 100 kilogrammes sous-estimerait fortement cette équivalence énergétique.