BOOST PHYSIQUE-CHIMIE - TRANSFORMATIONS NUCLÉAIRES

I. Rappels sur l’atome et la notion d’isotope

On rappelle qu’un atome est constitué d’un noyau et d’électrons chargés négativement en mouvement autour du noyau. Dans le noyau, on trouve deux types de particules :

- les protons chargés positivement,

- les neutrons qui ont une charge nulle.

Lors des transformations nucléaires, on ne s’intéresse pas aux électrons d’un élément mais seulement au noyau de l’atome. Cela ne signifie pas que les électrons ne sont pas présents, mais uniquement que c'est le noyau de l’atome qui est modifié lors des transformations nucléaires.

On a représenté les trois noyaux isotopes de l’hydrogène :

On remarque que des noyaux d’atome ont le même nombre de protons (en orange) et un nombre de neutrons différent (en bleu). C’est la définition des noyaux d’atome isotopes.

II. Comment écrire des réactions nucléaires ?

Symbole de l’électron : $^0_{-1}e$

Symbole du neutron : $^1_0n$

On écrit les équations de réactions nucléaires un peu comme des équations de réactions chimiques, avec une flèche. On met à gauche de la flèche les noyaux d’atome présents avant la transformation nucléaire et à droite les noyaux et particules présents après la transformation nucléaire.

Exemple de radioactivité :  

$^{14}_6C \ \to \ ^{14}_7N \ + \ ^0_{-1}e$

La radioactivité c'est lorsqu’un noyau d’atome instable se transforme spontanément en un noyau d’atome plus stable. Le noyau de carbone 14, instable, va donc se transformer en azote 14 plus stable. L’électron s’écrit avec $0$ en haut et $-1$ en bas (à gauche du « e »). La somme des nombres en haut et en bas d’un côté de la flèche est égale à la somme des nombres en haut et en bas de l’autre côté de la flèche.

Exemple de réaction de fusion : 

$^3_1H \ + \ ^2_1H \ \to \ ^4_2He \ + \ ^1_0n$

La fusion c'est lorsque deux noyaux d’atomes légers s’unissent pour donner un noyau d’atome plus lourd.

Exemple de réaction de fission : 

 $^{235}_{92}U \ + \ ^1_0n \ \to \ ^{91}_{36}Kr \ + \  ^{142}_{56}Ba \ + 3^1_0n$

La fission c'est lorsqu’un noyau d’atome lourd se scinde sous l’impact avec un neutron en plusieurs noyaux d’atome plus légers. Il peut se scinder pour d’autres raisons.