tp3 p4 radioactivité

TD-TP4 P4
I)
RADIOACTIVITÉ
LA RADIOACTIVITE β-
1) Aspect microscopique :
La source radioactive est un échantillon de Césium 137.
Le césium est un métal de la famille des alcalins.
a) Dans quelle colonne de la classification périodique se trouve- t- il ? ………………………………….
b) Utiliser la classification périodique pour déterminer le symbole du noyau de césium 137. Quelle est sa
composition ? Symbole : ……………………………………………… Composition : ………………………………………………………………………
Ce type de noyau est instable : il peut se désintégrer en donnant un noyau de baryum 137 et une
particule appelée β-.
Le noyau de césium est appelé noyau père, il donne naissance au noyau de baryum qui est le noyau fils.
c) Utiliser la classification périodique pour déterminer le symbole du noyau de baryum 137. Quelle est sa
composition ? Symbole : ……………………………………………… Composition : ………………………………………………………………………
Au cours d’une réaction nucléaire il y a conservation du nombre A de nucléons et conservation
de la charge électrique Z.
d) Quel est le nombre de nucléons contenus dans la particule émise ? …………… Quelle est sa charge ? ………
Quelle particule reconnaît-on ? ………………………………………..
Trouver son écriture en physique nucléaire (faire apparaître son nombre de nucléons en haut, à gauche
de son symbole et sa charge en bas à gauche) : ………………………………………………………..
137
137
e) Ecrire l’équation de la réaction nucléaire correspondante : .....
Cs  ......
Ba  .......
f) D’après la composition des noyaux père et fils, que s’est-il passé ? ……………………………………………………………..
g) On note 11p le symbole du proton en physique nucléaire et 01n celui du neutron.
Donner par une équation nucléaire la transformation observée par le neutron : ………………………………………………
h) Bilan d’une désintégration β - :
Écrire la réaction nucléaire générale d’un noyau père ZAX donnant un noyau fils Y au cours d’une
désintégration β- :
…………………………………………………………………………………………………………………………..
2) Aspect macroscopique
On utilise un appareil muni d’un compteur Geiger-Muller (C.R.A.B. : compteur de radioactivité alpha et
bêta) qui permet de déterminer le nombre de particules reçues par le détecteur pendant un intervalle de
temps Δt.
La source radioactive est du 137
55 Cs , c’est une source radioactive β .
Le détecteur est maintenu à environ 4,5 cm de la source radioactive.
On effectue 500 comptages successifs d’une durée Δt=1s chacun.
ni est le nombre de désintégrations relevées par le détecteur, xi est le nombre de fois que l’on a compté
ni désintégrations.
On obtient les résultats suivants :
ni
0
1
2
3
xi
4
7
32 42
4
70
5
88
6
79
7
65
8
45
9
33
10
16
11
9
12
6
13
3
14
0
15
1
a) Quelle caractéristique du phénomène de radioactivité ces mesures mettent-elles en évidence ?
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
b) Représenter xi en fonction de ni par un diagramme en bâtons.
c) Quel est le nombre de désintégration le plus probable ? ………………………………………………………………………
L’étude mathématique des phénomènes aléatoires montre que la précision statistique des mesures
augmente quand le nombre n de phénomènes aléatoires augmente. Elle est de l’ordre de
1
n
.
Donc, pour avoir une précision de 1%, il faut effectuer 10000 comptages.
Pour augmenter le nombre de désintégrations mesurées, on peut augmenter la durée des mesures, on
peut prendre un échantillon constitué d’un plus grand nombre de noyaux radioactifs, on peut rapprocher
l’échantillon du détecteur, on peut augmenter le nombre de comptages successifs.
Pour un grand nombre de désintégrations, on ne sait pas quels noyaux vont se désintégrer, mais on sait
combien de noyaux vont se désintégrer.
II)
LA RADIOACTIVITE β+ : aspect microscopique.
Exemple : le noyau de Thallium 201 (symbole chimique Tl) utilisé en scintigraphie médicale est instable : il
se transforme en un noyau de mercure 201 (symbole Hg) avec émission d’une particule appelée β+.
1) Donner la composition du noyau père et du noyau fils.
Noyau père : ……………………………………………………………………. Noyau fils : ……………………………………………………………
2) En appliquant les 2 lois de conservation précédentes, trouver le nombre de nucléons ainsi que la charge
électrique contenus dans la particule β+ : ……………………………………………………………………………………………………………………
3) Cette particule β+ est appelée positon. Elle possède une masse identique à celle de l’électron mais une
charge opposée à celui-ci, son symbole est aussi e. Donner son symbole en physique nucléaire : …………………
4) Ecrire l’équation de cette réaction nucléaire : ………………………………………………………………………………………………….
5) Quelle est la particule qui s’est transformée ? ……………………………………………………………………………………………….
6) Ecrire l’équation de la réaction nucléaire associée à cette transformation :
…………………………………………………………………
7) Bilan d’une désintégration β+ :
Écrire la réaction nucléaire générale d’un noyau père ZAX donnant un noyau fils Y au cours d’une
désintégration β+ :
…………………………………………………………………………………………………………………………..
III. LA RADIOACTIVITE α : aspect microscopique.
Exemple : le noyau d’uranium 238 est émetteur d’une particule α en donnant un noyau de Thorium 234
(Th).
1) Donner la composition du noyau père et du noyau fils.
Noyau père : ………………………………………………………… Noyau fils : ……………………………………………………
2) En appliquant les 2 lois de conservation précédentes, trouver le nombre de nucléons contenus dans la
particule a et sa charge électrique : …………………………………………………………………………………………………………………..
3) Cette particule α est un noyau d’atome. Lequel ? ………………………………………………….
4) En déduire son symbole en physique nucléaire : ……………………………………………………………..
5) Ecrire l’équation de cette réaction nucléaire : ……………………………………………………………………………….. ;
6) Bilan d’une désintégration α :
Écrire la réaction nucléaire générale d’un noyau père ZAX donnant un noyau fils Y au cours d’une
désintégration α :
…………………………………………………………………………………………………………………………..