Fiche de révision

Radioactivité

Contenu


La radioactivité, découverte en 1896 par Henri Becquerel, est de type alpha (α), bêta moins (β), bêta plus (β+) ou gamma (γ). Une désintégration radioactive est modélisée par une équation de réaction nucléaire respectant deux lois de conservation.

I Désintégration radioactive

La radioactivité est une transformation nucléaire qui résulte de la désintégration spontanée d'un noyau instable XZ1A1 (dit noyau père) engendrant un noyau fils YZ2 A2 et l'émission d'une particule QZ3A3.

L'équation modélisant une désintégration radioactive s'écrit :

XZ1A1YZ2 A2+QZ3A3

La loi de conservation du nombre de nucléons et la loi de conservation du nombre de charges s'écrivent respectivement :

A1 = A2A3 et Z1 = Z2Z3

II Les différents types de radioactivité

Tableau de 6 lignes, 4 colonnes ;Corps du tableau de 6 lignes ;Ligne 1 : Radioactivité; Particule émise; Équation de désintégration; Ligne 2 : Expression générale; Exemple; Ligne 3 : α; noyau d'hélium H24e; XZA→YZ−2 A−4+H24e; U92238→T90 234h+H24e; Ligne 4 : β−; électron e−10; XZA→YZ+1 A+e−10; C2760o→N2860i+e−10; Ligne 5 : β+; positon e10; XZA→YZ−1 A+e10; B3580r→S3480e+e10; Ligne 6 : γ; photon gamma γ00; YZ A*→YZ A+γ00; S3480e*→S3480e+γ00;

À noter

L'électron est symbolisé par e10 car ce n'est pas un nucléon (A = 0) ; il porte une charge élémentaire négative −e. Le positon (ou anti-électron) est symbolisé par e10 ; il porte une charge élémentaire positive +e.

La radioactivité γ accompagne généralement les radioactivités α, βou β+. Si le noyau fils résultant d'une désintégration radioactive est dans un état énergétique excité noté YZ A*, il revient à son état normal et libère de l'énergie sous forme d'un photon γ, rayonnement électromagnétique de très haute fréquence.

Méthode

Écrire et utiliser une équation de désintégration radioactive

a. Le phosphore 30 est radioactif β+. Identifier le noyau fils résultant de cette désintégration.

b. Le noyau fils résultant de la désintégration radioactive du polonium 214 est le plomb 210. Ce noyau fils est lui-même instable et il se désintègre en bismuth 210. Identifier le type de chaque radioactivité mise en jeu.

Données :

Tableau de 3 lignes, 7 colonnes ;Corps du tableau de 3 lignes ;Ligne 1 : Élément; silicium; phosphore; soufre; plomb; bismuth; polonium; Ligne 2 : Symbole; Si; P; S; Pb; Bi; Po; Ligne 3 : Z; 14; 15; 16; 82; 83; 84;

Conseils

Écrivez les équations de désintégration et appliquez les lois de conservation pour identifier soit le noyau fils, soit la particule émise.

Solution

a. Le noyau de phosphore 30 (Z = 15 et A = 30) a pour symbole P1530. C'est un radio-isotope β+, donc sa désintégration s'accompagne de l'émission d'un positon e10. En notant YZ A le noyau fils, l'équation de désintégration s'écrit :

P1530YZ A+e10

Les lois de conservation du nombre de nucléons et du nombre de charges donnent :

30 = A + 0 et 15 = Z + 1, soit A = 30 et Z = 14.

En utilisant les données, on note que l'élément de numéro atomique Z = 14 est le silicium. Le noyau fils est donc du silicium 30 : S1430i.

b. • Le polonium 214 (P84214o) se désintègre en plomb 210 (P82210b) en émettant une particule QZA : P84214oP82210b+QZA

D'après les lois de conservation :

214 = 210 + A et 84 = 82 + Z, soit = 4 et Z = 2. La particule émise est donc un noyau d'hélium 4 : H24e.

Le polonium 214 est donc un radio-isotope α.

Le plomb 210 (P82210b) se désintègre en bismuth 210 (B83210i) en émettant une particule Q′ZA : P82210bB83210i+Q′ZA

Les lois de conservation donnent A′ = 0 et Z′ = −1. La particule émise est donc un électron : e10.

Le plomb 210 est donc un radio-isotope β.

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