Dans le cœur du Soleil comme dans une centrale nucléaire, ce ne sont plus les électrons qui sont en jeu mais les noyaux eux-mêmes. Une transformation nucléaire modifie les noyaux et libère une énergie considérable.
Objectifs
- Identifier des isotopes et utiliser l’écriture ^{A}_{Z}X
- Écrire une équation de réaction nucléaire en appliquant les lois de conservation
- Distinguer fission et fusion
- Comparer les ordres de grandeur des énergies mises en jeu
1. Isotopes et transformation nucléaire
Des isotopes ont le même numéro atomique Z mais des nombres de masse A différents : 23592U et 23892U sont deux isotopes de l’uranium. Ils appartiennent au même élément chimique.
Transformation nucléaire : Transformation au cours de laquelle des noyaux sont modifiés. Contrairement à une transformation chimique, les éléments ne sont pas conservés : de nouveaux éléments apparaissent.
| Particule | Écriture |
|---|---|
| Neutron | 10n |
| Proton (noyau d’hydrogène 1) | 11p ou 11H |
| Électron | 0−1e |
| Positon | 01e |
| Noyau d’hélium 4 | 42He |
2. Équation d’une réaction nucléaire
Compléter 146C → 147N + AZX
- Conservation de A : 14 = 14 + A, donc A = 0.
- Conservation de Z : 6 = 7 + Z, donc Z = −1.
- La particule 0−1X est un électron.
146C → 147N + 0−1e
3. Fission et fusion
Fission : Un noyau lourd, percuté par un neutron, se scinde en deux noyaux plus légers en libérant des neutrons et de l’énergie. C’est la réaction des centrales nucléaires.
23592U + 10n → 14054Xe + 9438Sr + 2 10n
Fusion : Deux noyaux légers s’unissent pour former un noyau plus lourd. Elle nécessite des températures de plusieurs millions de degrés. C’est la source d’énergie du Soleil et des étoiles, où l’hydrogène est transformé en hélium.
21H + 31H → 42He + 10n
4. Ordres de grandeur énergétiques
À masse égale, une transformation nucléaire libère une énergie environ un million de fois plus grande qu’une transformation chimique comme une combustion.
| Transformation | Énergie libérée par gramme (ordre de grandeur) |
|---|---|
| Combustion du méthane | ≈ 5 × 104 J |
| Fission de l’uranium 235 | ≈ 8 × 1010 J |
À retenir
- Transformation nucléaire : les noyaux, donc les éléments, changent.
- Conservation du nombre de nucléons A et de la charge Z.
- Fission : un noyau lourd se scinde (centrales nucléaires).
- Fusion : des noyaux légers s’unissent (Soleil, étoiles).
- Énergie libérée par gramme : environ un million de fois celle d’une combustion.
Et maintenant, à toi !
Vérifie que tu as compris avec les exercices, puis révise avec la fiche.