Composition de la Matière Ch. Bochu DEUST DU SE 2012 2016 Composition de la matière Solide Liquide Gaz Ch. Bochu DEUST DU SE 2007 2016 2 Composition de la matière Cristal Atome Electriquement neutre Electriquement neutre Nucléons A= Z + N Ch. Bochu DEUST DU SE 2007 2016 Z Protons Noyau et Z charges positives Z Electrons Z charges négatives Z charges positives N Neutrons Electriquement neutres 3 Composition de l’Univers Hydrogène Hélium Oxygène Carbone Néon Fer Azote Silicium Magnésium Soufre Ch. Bochu DEUST DU SE 2007 2016 73,97% 24,02% 1,04% 0,46% 0,13% 0,11% 0,10% 0,07% 0,06% 0,04% Le soleil représente 99,86 % de la masse du système solaire 4 Composition de la planète Terre Hydrogène FER Oxygène Hélium Silicium Oxygène Magnésium Carbone Soufre Néon Nickel Fer Calcium Azote Aluminium Silicium Carbone Magnésium Azote Soufre 73,97% 32,1% 24,02% 30,1% 15,1% 1,04% 13,9% 0,46% 0,13% 2,9% 0,11% 1,8% 0,10% 1,5% 0,07% 1,4% 0,06% traces 0,04% traces 118 éléments chimiques Ch. Bochu DEUST DU SE 2007 2016 5 Création de la Matière Etoile = milieu extrêmement chaud Etoile = particules simples Protons – Neutrons - Electrons En perpétuel mouvement créant des chocs Création de noyaux de petite taille pouvant se désintégrer ou grossir Mort de l’étoile = explosion répandant la matière dans le vide Ch. Bochu DEUST DU SE 2007 2016 6 Isotopes 1 électron 1 proton 1 électron 1 proton + 1 neutron Même réactivité chimique Même élément chimique On détermine le nom de l’élément X grâce au nombre Z Nombre de nucléons A Z X Nombre de neutrons = A - Nombre de protons d’électrons Ch. Bochu DEUST DU SE 2007 2016 Z 1 1 H 2 1 H ISOTOPES 7 Masse des particules élémentaires Proton = 1,6721 . 10-27 kg Neutron = 1,6744 . 10-27 kg Electron = 9,13 . 10-31 kg • masse: u (unité de masse atomique) mp = 1,00728 u mn = 1,00866 u me = 0,00055 u 1 u = 1,6605655 . 10-27 kg (1 u = 1 douzième de la masse de l’atome 12C dans son état fondamental) On remarque que mp mn 1 u Ch. Bochu DEUST DU SE 2007 2016 8 Les éléments chimiques N° atomique 1 1,0 Masse atomique Symbole Hydrogène Ch. Bochu DEUST DU SE 2007 2016 Nom Le N° atomique est le nombre d’électrons 9 A A Z X A est le nombre de masse Il donne beaucoup d’indications : - Il donne le nombre de nucléons - Il donne en grammes, la masse d’une mole d’atomes - Il donne la masse approximative d’un atome - Il donne la masse exacte d’un atome quand il est suivi de plusieurs décimales Ch. Bochu DEUST DU SE 2007 2016 10 Où est la masse perdue ? 1 électron 1 proton 1 neutron Théoriquement Réellement MH2 = mp + mn + me MH2 < Mthéo. MDeutérium = MThéorique - DM - Dm DM = Défaut de masse atomique négligeable Ch. Bochu 11 DEUST DU SE Dm = Défaut de masse nucléaire 2007 2016 Où est la masse perdue ? De façon générale MAtome = MThéorique - Dm MAtome = Z . mp + (A-Z) . mn + Z . me - Dm mnoyau = MAtome - Z . me - DM mnoyau = Z . mp + (A-Z) . mn - Dm Matome = Z . mp + (A-Z) . mn + Z . me - Dm Ch. Bochu DEUST DU SE 2007 2016 12 Où est la masse perdue ? Equivalence Masse/Energie Einstein (1915) Toute masse correspond à une énergie E = Dm . c² Cette énergie est utilisée pour "lier" les nucléons Energie de liaison (EL) Pour "casser" le noyau, il faut une énergie au moins égale à EL Ch. Bochu DEUST DU SE 2007 2016 13 Energie de liaison par nucléons Pour pouvoir comparer : EL/A Pour le Deutérium Dm = 0,0024 u EL = 2,23 MeV EL/A = 1,12 MeV Ch. Bochu DEUST DU SE 2007 2016 14 Pourquoi des neutrons ? EL/A = 2,58 MeV Stables Il faut suffisamment de neutrons EL/A = 7,07 MeV MAIS PAS TROP ! Ch. Bochu DEUST DU SE 2007 2016 15 Stabilité des noyaux EL/A (MeV) 9 8 Stabilité 7 6 1H 5 4 3He 3 3He 2 1H 0 1 Ch. Bochu DEUST DU SE 2007 2016 2H 2H 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 Nucléons 16 Stabilité des noyaux EL/A 9 8 4He Stabilité 7 6 2H 5 4 4He 3H 3 2 3H 2H 1 0 1 Ch. Bochu DEUST DU SE 2007 2016 3 5 7 9 11 13 15 17 19 p Nucléons 17 Stabilité des noyaux EL/A 9 8 4He Stabilité 7 6 5 4He 6Li 4 6Li 3 2 2H 2H 1 0 1 Ch. Bochu DEUST DU SE 2007 2016 3 5 7 9 11 13 15 17 19 Nucléons 18 Stabilité des noyaux EL/A 9 12C 8 16O Stabilité 7 6 5 4 3 2 1 0 1 Ch. Bochu DEUST DU SE 2007 2016 3 5 7 9 11 13 15 17 19 Nucléons 19 Stabilité des noyaux EL/A 9 56Fe 8 7 235U Zone des Que5 deviennent les noyaux non stables ? noyaux 4 très se transformer Ils vont 3 stables 2 On les dit radioactifs Stabilité 6 1 0 1 51 101 151 201 251 Nucléons Radioactivité des atomes lourds = diminution de masse Ch. Bochu DEUST DU SE 2007 2016 20 Dimensions 10-15 10-18 m m 10-15 à 10-14 m 10-10 m Forme du noyau : globalement, une sphère Rayon : R = R0 . A1/3 R0 = 1,3 . 10-15 m Ch. Bochu DEUST DU SE 2007 2016 21