Analyse de situation, la radioactivité
Dissertation : Analyse de situation, la radioactivité. Recherche parmi 300 000+ dissertationsPar nessfirst • 21 Janvier 2018 • Dissertation • 1 983 Mots (8 Pages) • 999 Vues
La radioactivité
- Radioactivité naturelle
La radioactivité naturelle a été découverte par Henri Becquerel en 1896.
Certains radionucléides existent dans la nature comme le carbone 1’, le potassium 40.
- Radioactivité artificielle
La radioactivité artificielle : Irène et Frederic Joliot (1934).
D’autres radionucléides sont produits par l’Homme, ce sont les isotopes artificiels obtenus par exemple par fission des noyaux des atomes lourds ou par bombardement de noyaux par des particules chargées de hautes énergies ou par des neutrons.
Expérience de F & I Joliot ayant permis de découvrir la radioactivité artificielle.
- On bombarde une feuille d’aluminium avec des particules α.
On constate des neutrons et positons sont émis de la feuille.
- On retire la source polonium. L’émission de neutrons cesse mais l’émission des électrons positifs (positon) persistent en diminuant avec le temps de façon exponentielle.
Un nouvel isotope a été créé, il a les caractéristiques chimiques du phosphore.
- Cet isotope est radioactif, il émet des particules β+ et se transforme en silicium Si en émettant un électron positif.
En bombardant un noyau stable, on a fabriqué un isotope radioactif artificiel.
- Les transitions isomériques
On appelle isomère, 2 noyaux ayant le même nombre atomique Z et même nombre de masse A mais différent entre eux par leurs niveaux d’énergie.
Dans une transition isomérique, un noyau passe de niveau d’énergie instable à un autre niveau d’énergie + faible
Après l’une des désintégrations précédemment décrite, le noyau est passé d’un état d’énergie donné à un autre moins élevé.
Le + souvent ce 2ème niveau est instable.
On dit que le noyau est excité. Le noyau se désexcite en passant à un niveau d’énergie inférieur.
L’énergie libérée lors de cette transition se traduit soit par l’émission d’un photon γ (transition γ) soit par l’éjection d’un électron du cortège électronique de l’atome (conversion interne).
Dans les 2 cas, les nombres Z et A du noyau restent inchangés.
(Définir un isomère et les transitions isomériques)
- Emission γ
Un photon γ est émis du noyau, c’est une radiation électromagnétique dont l’énergie Eγ est bien déterminé et lié à sa fréquence par :
Eγ = h.ν
Avec h = constante de Planck et ν fréquence de la radiation
Les niveaux d’énergie de l’état initiale Ei du noyau excité et de l’état du noyau final Ef conditionnent l’énergie et la fréquence de la radiation émise selon :
Eγ = h.ν = Ei - Ef
La mesure de l’énergie du photon γ émis peut être très précise et permettre de reconnaitre la nature du radionucléide émetteur.
Le noyau de l’atome Nickel 60 formé après désintégration β du Cobalt 60 peut être dans une situation instable ; son niveau énergétique est trop élevé, il est dans un état excité.
Il se désexcite en passant à un niveau d’énergie inférieure stable par transition isomérique.
L’énergie libérée est émise sous forme d’un photon γ.
L’équation s’écrira sous la forme :
6028Ni * → 6028Ni + γ
- La conversion interne
Ce processus entre en compétition avec la transition γ.
Ici l’énergie de désexcitation du noyau est communiquée à un électron du cortège électronique qui est éjecté avec une énergie cinétique bien définie Ec.
Ec = (Ei – Ef) – El
El étant l’énergie de liaison
- Les noyaux métastables
Le + souvent un noyau excité se désexcite presque instantanément par émission γ ou conversion interne.
Dans certains cas, cette désexcitation se produit avec un retard mesurable.
On dit que le noyau est métastable.
Le mieux connu de ces isotopes métastables est le Technétium 99m qui se transforme avec une période de 6h par transition isomérique en 99 Tc (99mTc → 99Tc) en émettant un rayon γ de 140 keV (ou électron de conversion interne) selon la réaction :
La transition isomérique a ici une période de 6h, parmi les photons γ ainsi émis, celui ayant une énergie de 140 keV (transition γ2) est utilisée en médecine nucléaire pour faire des scintigraphies.
- Principaux radionucléides naturels
Il existe 2 variétés de radionucléides naturels :
- les radionucléides primordiaux et leurs descendants
- Les radionucléides induits
- Radionucléides naturels primordiaux
Etait présent lors de la formation de la Terre, il y a 4,5 milliards d’années.
Seul subsistent actuellement en quantité notable ceux dont la période est très longue.
Les plus importants sont : l’uranium 238, l’uranium 235, le thorium et le potassium 42.
Les 3 premiers produisant en permanence par désintégration d’autres radionucléides dits secondaires constituent 3 familles de produits radioactifs.
- Les radionucléides naturels induits
Sont produits en permanence par réaction nucléaire à partir de noyaux susceptibles de devenir instable sous l’influence de rayonnement naturel de haute énergie et notamment des rayons cosmiques
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