Désintégration α : Émission d'une particule alpha (noyau d'hélium) par un noyau radioactif.
• Masse de la particule : 4 unités
• Charge de la particule : +2e
• Pouvoir de pénétration : très faible (quelques cm dans l'air)
• Pouvoir ionisant : élevé
• Conservation : A et Z doivent être conservés
Noyau parent : Ra (numéro atomique Z = 88, nombre de masse A = 226)
Rayonnement émis : particule α (⁴₂He)
Conservation du nombre de masse : 226 = A + 4 → A = 222
Conservation du numéro atomique : 88 = Z + 2 → Z = 86
Z = 86 correspond au radon (Rn)
Noyau fils : ²²²Rn
Gauche : A = 226, Z = 88
Droite : A = 222 + 4 = 226, Z = 86 + 2 = 88
L'équation est équilibrée
L'équation de désintégration est : \(^{226}_{88}\text{Ra} \rightarrow ^{222}_{86}\text{Rn} + ^4_2\text{He}\)
Le noyau fils est le radon-222.
• Loi de conservation du nombre de masse : A_initial = A_final
• Loi de conservation du numéro atomique : Z_initial = Z_final
• Particule α : Noyau d'hélium (⁴₂He)
Désintégration β⁻ : Transformation d'un neutron en proton avec émission d'un électron et d'un antineutrino.
• Masse de la particule : négligeable
• Charge de la particule : -1e
• Pouvoir de pénétration : moyen (quelques mm d'aluminium)
• Pouvoir ionisant : modéré
• Mécanisme : n → p + e⁻ + ν̄ₑ
Noyau parent : C (numéro atomique Z = 6, nombre de masse A = 14)
Rayonnement émis : particule β⁻ (⁰₋₁e)
Conservation du nombre de masse : 14 = A + 0 → A = 14
Conservation du numéro atomique : 6 = Z + (-1) → Z = 7
Z = 7 correspond à l'azote (N)
Noyau fils : ¹⁴N
n → p + e⁻ + ν̄ₑ (conversion d'un neutron)
Un neutron devient un proton, augmentant Z de 1
L'équation de désintégration est : \(^{14}_6\text{C} \rightarrow ^{14}_7\text{N} + ^0_{-1}e + \bar{\nu}_e\)
Le noyau fils est l'azote-14.
• Loi de conservation du nombre de masse : A_initial = A_final
• Loi de conservation du numéro atomique : Z_initial = Z_final
• Particule β⁻ : Électron (⁰₋₁e) avec antineutrino
Désintégration β⁺ : Transformation d'un proton en neutron avec émission d'un positron et d'un neutrino.
• Masse de la particule : négligeable
• Charge de la particule : +1e
• Pouvoir de pénétration : moyen
• Pouvoir ionisant : modéré
• Mécanisme : p → n + e⁺ + νₑ
Noyau parent : F (numéro atomique Z = 9, nombre de masse A = 18)
Rayonnement émis : particule β⁺ (⁰₊₁e)
Conservation du nombre de masse : 18 = A + 0 → A = 18
Conservation du numéro atomique : 9 = Z + 1 → Z = 8
Z = 8 correspond à l'oxygène (O)
Noyau fils : ¹⁸O
p → n + e⁺ + νₑ (conversion d'un proton)
Un proton devient un neutron, diminuant Z de 1
L'équation de désintégration est : \(^{18}_9\text{F} \rightarrow ^{18}_8\text{O} + ^0_{+1}e + \nu_e\)
Le noyau fils est l'oxygène-18.
• Loi de conservation du nombre de masse : A_initial = A_final
• Loi de conservation du numéro atomique : Z_initial = Z_final
• Particule β⁺ : Positron (⁰₊₁e) avec neutrino
Capture électronique : Absorption d'un électron orbital par un proton du noyau avec émission d'un neutrino.
• Masse de la particule capturée : négligeable
• Charge : -1e (capturée)
• Pouvoir de pénétration : faible
• Pouvoir ionisant : modéré
• Mécanisme : p + e⁻ → n + νₑ
Noyau parent : K (numéro atomique Z = 19, nombre de masse A = 40)
Particule capturée : électron (⁰₋₁e)
Conservation du nombre de masse : 40 + 0 = A + 0 → A = 40
Conservation du numéro atomique : 19 + (-1) = Z + 0 → Z = 18
Z = 18 correspond à l'argon (Ar)
Noyau fils : ⁴⁰Ar
p + e⁻ → n + νₑ (conversion d'un proton)
Un proton devient un neutron, diminuant Z de 1
L'équation de désintégration est : \(^{40}_{19}\text{K} + ^0_{-1}e \rightarrow ^{40}_{18}\text{Ar} + \nu_e\)
Le noyau fils est l'argon-40.
• Loi de conservation du nombre de masse : A_initial = A_final
• Loi de conservation du numéro atomique : Z_initial = Z_final
• Capture électronique : Absorption d'un électron orbital
Émission γ : Libération d'énergie sous forme de rayonnement électromagnétique par un noyau excité.
• Masse de la particule : 0
• Charge de la particule : 0
• Pouvoir de pénétration : élevé (plusieurs cm de plomb)
• Pouvoir ionisant : faible
• Nature : photon de haute énergie
Noyau parent : Co* (excité, Z = 27, A = 60)
Rayonnement émis : rayonnement γ (photon)
Conservation du nombre de masse : 60 = 60 + 0 → A = 60
Conservation du numéro atomique : 27 = 27 + 0 → Z = 27
Z = 27 correspond au cobalt (Co)
Noyau fils : ⁶⁰Co (dans son état fondamental)
Le noyau excité libère de l'énergie sous forme de photon γ
Le nombre de nucléons ne change pas, seul l'état énergétique
L'équation de désintégration est : \(^{60}_{27}\text{Co}^* \rightarrow ^{60}_{27}\text{Co} + \gamma\)
Le noyau fils est le cobalt-60 dans son état fondamental.
• Loi de conservation du nombre de masse : A_initial = A_final
• Loi de conservation du numéro atomique : Z_initial = Z_final
• Rayonnement γ : Libération d'énergie sans changement de structure
Désintégration α : Émission d'une particule alpha (noyau d'hélium) par un noyau radioactif.
• Masse de la particule : 4 unités
• Charge de la particule : +2e
• Pouvoir de pénétration : très faible
• Pouvoir ionisant : élevé
• Conservation : A et Z doivent être conservés
Noyau parent : Po (numéro atomique Z = 84, nombre de masse A = 210)
Rayonnement émis : particule α (⁴₂He)
Conservation du nombre de masse : 210 = A + 4 → A = 206
Conservation du numéro atomique : 84 = Z + 2 → Z = 82
Z = 82 correspond au plomb (Pb)
Noyau fils : ²⁰⁶Pb
Gauche : A = 210, Z = 84
Droite : A = 206 + 4 = 210, Z = 82 + 2 = 84
L'équation est équilibrée
L'équation de désintégration est : \(^{210}_{84}\text{Po} \rightarrow ^{206}_{82}\text{Pb} + ^4_2\text{He}\)
Le noyau fils est le plomb-206.
• Loi de conservation du nombre de masse : A_initial = A_final
• Loi de conservation du numéro atomique : Z_initial = Z_final
• Particule α : Noyau d'hélium (⁴₂He)
Désintégration β⁻ : Transformation d'un neutron en proton avec émission d'un électron et d'un antineutrino.
• Masse de la particule : négligeable
• Charge de la particule : -1e
• Pouvoir de pénétration : faible
• Pouvoir ionisant : modéré
• Mécanisme : n → p + e⁻ + ν̄ₑ
Noyau parent : H (numéro atomique Z = 1, nombre de masse A = 3)
Rayonnement émis : particule β⁻ (⁰₋₁e)
Conservation du nombre de masse : 3 = A + 0 → A = 3
Conservation du numéro atomique : 1 = Z + (-1) → Z = 2
Z = 2 correspond à l'hélium (He)
Noyau fils : ³He
n → p + e⁻ + ν̄ₑ (conversion d'un neutron)
Le tritium est un isotope radioactif de l'hydrogène
L'équation de désintégration est : \(^3_1\text{H} \rightarrow ^3_2\text{He} + ^0_{-1}e + \bar{\nu}_e\)
Le noyau fils est l'hélium-3.
• Loi de conservation du nombre de masse : A_initial = A_final
• Loi de conservation du numéro atomique : Z_initial = Z_final
• Particule β⁻ : Électron (⁰₋₁e) avec antineutrino
Désintégration β⁺ : Transformation d'un proton en neutron avec émission d'un positron et d'un neutrino.
• Masse de la particule : négligeable
• Charge de la particule : +1e
• Pouvoir de pénétration : moyen
• Pouvoir ionisant : modéré
• Mécanisme : p → n + e⁺ + νₑ
Noyau parent : Na (numéro atomique Z = 11, nombre de masse A = 22)
Rayonnement émis : particule β⁺ (⁰₊₁e)
Conservation du nombre de masse : 22 = A + 0 → A = 22
Conservation du numéro atomique : 11 = Z + 1 → Z = 10
Z = 10 correspond au néon (Ne)
Noyau fils : ²²Ne
p → n + e⁺ + νₑ (conversion d'un proton)
Un proton devient un neutron, diminuant Z de 1
L'équation de désintégration est : \(^{22}_{11}\text{Na} \rightarrow ^{22}_{10}\text{Ne} + ^0_{+1}e + \nu_e\)
Le noyau fils est le néon-22.
• Loi de conservation du nombre de masse : A_initial = A_final
• Loi de conservation du numéro atomique : Z_initial = Z_final
• Particule β⁺ : Positron (⁰₊₁e) avec neutrino
Fission nucléaire : Division d'un noyau lourd en deux noyaux plus légers avec émission de neutrons et libération d'énergie.
• Masse totale : diminue (libération d'énergie)
• Charge totale : conservée
• Neutrons émis : 2-3 en moyenne
• Énergie libérée : environ 200 MeV
• Application : centrales nucléaires, armes nucléaires
Noyau fissible : U (Z = 92, A = 235)
Particule incidente : neutron (⁰₁n)
Conservation du nombre de masse : 1 + 235 = 141 + 92 + 3×1 = 238
Conservation du numéro atomique : 0 + 92 = 56 + 36 + 0 = 92
Barium-141 (⁵⁶Ba) et krypton-92 (³⁶Kr)
3 neutrons sont émis
Le noyau absorbe un neutron et devient instable
Il se divise en deux fragments de masses différentes
L'équation de fission est : \(^1_0n + ^{235}_{92}\text{U} \rightarrow ^{141}_{56}\text{Ba} + ^{92}_{36}\text{Kr} + 3^1_0n\)
La fission libère des neutrons et de l'énergie.
• Loi de conservation du nombre de masse : A_initial = A_final
• Loi de conservation du numéro atomique : Z_initial = Z_final
• Fission : Division d'un noyau lourd en noyaux plus légers
Fusion nucléaire : Combinaison de deux noyaux légers pour former un noyau plus lourd avec libération d'énergie.
• Masse totale : diminue (libération d'énergie)
• Charge totale : conservée
• Température requise : très élevée (millions de °C)
• Énergie libérée : environ 17.6 MeV
• Application : étoiles, recherche énergétique
Réactifs : deutérium (²₁H) et tritium (³₁H)
Produits : hélium-4 (⁴₂He) et neutron (⁰₁n)
Conservation du nombre de masse : 2 + 3 = 4 + 1 = 5
Conservation du numéro atomique : 1 + 1 = 2 + 0 = 2
Hélium-4 (⁴₂He) et un neutron (⁰₁n)
Deux noyaux légers fusionnent en un noyau plus stable
Libération massive d'énergie (comme dans les étoiles)
L'équation de fusion est : \(^2_1\text{H} + ^3_1\text{H} \rightarrow ^4_2\text{He} + ^1_0n\)
La fusion libère de l'énergie et un neutron.
• Loi de conservation du nombre de masse : A_initial = A_final
• Loi de conservation du numéro atomique : Z_initial = Z_final
• Fusion : Combinaison de noyaux légers en un noyau plus lourd
