Découverte de la radioactivitée artificielle exo 1°S

[adel000]

'est vers 1932 que le couple de physiciens français Frédéric Joliot et Irène Curie commencent à utiliser, pour des recherches, une source de particules alpha émises spontanément par le polonium, un élément naturellement radioactif. Grâce à elle, ils peuvent provoquer des réactions nucléaires dans les atomes des éléments.

Les Joliot-Curie, avec cette nouvelle source de particules alpha, bombardent les éléments et analysent les réactions nucléaoires produites. Ils remarquent que les éléments légers, en particulier l'aluminium et le bore, éjectent parfois un neutron.

Mais ils observent également un autre phénomène parfaitement inattendu ;" la matière irradiée, notent-ils, conserve une radioactivité relativement durable après l'enlevement de la source de particules alpha, radioactivité se manifestant par l'émission de positons". Ainsi, une feuille d'aluminium irradiée émet un rayonnement dont l'intensité décroît exponentiellement en fonction du temps avec une demi-vie de 3 min 15 s. Un résultat analogue est obtenu avec du bore irradié, mais la demi-vie est différente : 14 min. La seule explication possible, c'est que l'aluminium et le bore, éléments naturellement stables, sont devenus radioactifs.

Les Joliot-Curie sont persuadés qu'ils ont trouvé le moyen de provoquer une radioactivité artificielle, par la création d'un élément instable et sa désintégration spontanée. Ils proposent une réaction probable: le noyau d'aluminium contenant 13 protons et 14 neutrons, aurait capturé une particule alpha et aurait immédiatement réémis un neutron. L'aluminium se serait alors transmuté en un isotope instable du phosphore, contenant 15 protons et 15 neutrons. Puis le phosphore radioactif se serait à son tour désintégré en silicium stable ( 14 protons et 16 neutrons), en émettant un positon.

Extrait tiré de : " Les grandes découvertes scientifiques " de Michel Rival ( Editions du Seuil).

 

I- La source de particules Alpha utilisée par les joliot-curie:

1) en vous appuyant sur le texte, expliquer les différences et les similitudes entre radioactivité naturelle et radioactivité artificielle.

2) l'écriture de l'equation d'une réaction nucléaire utilise la notation A Z X où X est le symbole de l'élément envisagé. Préciser ce que représentent A et Z.

3) qu'elle est la notation A Z X de la particule émise par le polonium.

4) A l'aide du tableau ( ici les données)  écrire l'équation de la réaction nucléaire pour une émission Alpha de polonium 210 dont le noyau est caractérisé par 210 84 Po.

Données : Hg: mercure 208 80 Hg   

Pb: plomb 206 82 Pb 

Rn : radon 214 86 Rn 

Ra : radium 212 88 Ra

 

II- la réaction probable proposée par les joliot-curie

5) donner la notation A Z X du noyau de phosphore évoqué dans le texte.

6) A l'aide du texte, compléter l'équation de la réaction nucléaire rendant compte DE la transmutation de l'aluminium en un isotope instable de phosphore:

... ... Al + ... ... He --> 1 0 n + ... ... P

7)trouver dans le tableau ( ici données ) un autre isotope du phosphore que celui évoqué dans le texte 

Données : 15 5 B ;  32 15 P  ; 30 16 S ; 75 30 Zn

8) A qu'elle type de radioactivité correspond la désintégration du phosphore instable cité dans le texte. Jusitifier

9) Lorsqu'un noyau de phosphore se désintègre, une modification du noyau se produit, un proton du noyau se transforme en un neutron et un positron, ce dernier étant éjecté du noyau. Parmi les 4 interactions fondamentales, qu'elles sont celles qui jouent un rôle dans la cohésion du noyau, et DE ses modifications.

Cette modification du noyau va-t-elle provoquer une variation de l'interaction gravitationnelle que subit un neutron du noyau de l'atome de phosphore ( on admettra que la masse du positon est négligeable )? Détailler le raisonnement ( aucun calcul n'est attendu) 

Cette modification du noyau va-t-elle provoquer une variation de l'interaction électromagnétique que subit un proton de noyau de l'atome de phosphore ? Détailler le raisonnement ( aucun calcul n'est attendu )

III - Les lois de décroissance de aluminium et di bore irradiés

 

10) rappeler la signication DE la demi-vie d'un échantillon radioactif.

11) en supposant une activité initiale (t=0) DE 10000 Bq pour la feuille d'aluminium erradies par les joliot-curie, indiquer les valeurs de la radioactivité a des instants bien choisis.

12) rappeler la signification d'une radioactivité de 1 Bq pour un échantillon donné.

13) on a représenté en Annexe l'évolution du nombre de noyaux radioactifs de deux échantillons de nature différente, numéroté 1 et 2. L'un des échantillons est de l'aluminium et l'autre du bore irradié.

a) combien de noyaux radioactifs sont présents initialement dans chacun de ces deux échantillons?

b) déterminer graphiquement le temps de demi-vie t1/2 de chacun des échantillons. Conclure.

 

OU J'EN SUIS:

I-

1)

Différence: dans radioactivité artificielle, il y a modification du noyau en isotope instable par une réaction chimique artificielle alors que dans radioactivité naturelle, le noyau émet naturellement un isotope instable.

Similitude: noyau instable se désintègre en un autre noyau plus stable, s'accompagnant de particule alpha, beta +, beta - ou gamma

2)

la notation A Z X : A est le nombre de nucléons du noyaux X ou le nombre de masse, ou le nombre de protons + neutrons. Z est le numéro atomique du noyau X ou le nombre de charges, ou le nombre de protons.

3)

210/84Po--> 4/2He+206/82Pb

4)

210 84 Po --> 4 2 He+ A Z X 

 

II-

5)

le noyau de phosphore A Z P :" isotopes instable du phosphore, contenant 15 protons et 15 neutrons "

6)

Z = 15 et A= 15+15=30 ainsi 30 15 P pour le phosphore 

Ici nous avons une conservation du nombre des nucléons donc : Z+2=0+15 <=> Z= -2+15=13 ainsi Z=13 

Ici nous avons une conservation de la charge donc : A+4=1+30 <=> A= -4+1+30 ainsi A=27 

alors  nous avons 27 13 Al pour l'aluminium 

l'équation est 27 13 Al+ 4 2 He --> 1 0 n + 30 15 P

7)

L'autre isotope évoqué dans le texte est 30 15 P  car un isotope a le même nombre de protons ( ici 15 ) et un nombre différent de neutron ( ici 32 et 15 )

8)

le type de radioactivité est b+  car c'est une réaction spontannée ou cours de laquelle un noyau père instable se désintègre en noyau fils plus stable. cette radioactivité est artificielle car elle se produit à partir de noyau synthétisé en laboratoire. elle est caractéristique des noyaux ayant trop de protons.

9)

je n'ai pas réussi .....

 

III-

10)

les atomes d'une substance radioactives se décomposent en émettant un rayonnement radioactif. Le terme demi-vie signifie le temps au cours duquel la quantité des atomes radioactifs diminué de moitié.

11)

je n'ai pas réussi celle-ci non plus...

12)

le Becquerel est une unité de mesure de la radioactivité d'un corps. Elle caractérise le nombre de désintégrations de noyaux d'atomes instables qui s'y produit par seconde.

1Bq= 1 désintégration par seconde.

13)

a) et b) je n'ai pas réussi non plus...

 

Bonsoir, j'ai vraiment besoin de votre aide svp, je n'arrive pas à terminer cet exercice et il est pour dans 4 jours ...

Merci d'avance à ceux qui essaieront de m'aider !

 

[adel000]

svp ..

[adel000]

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