Chapitre 13 : Loi de décroissance radioactive - Poly

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POLY-PREPAS
Centre de Préparation aux Concours Paramédicaux
-Section i-Prépa -

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Chapitre 13 : Loi de décroissance radioactive
I. Le noyau de l’atome :
Le noyau est composé de A nucléons 
=(−)
A est le : nombre de masse
Z est le : nombre de charge, ou : numéro atomique
La masse des électrons étant très faible devant celle des nucléons, la masse du noyau est sensiblement
égale à celle de l’atome ; son unité est le u, défini comme 1/12e de la masse de l’atome de carbone 12 :
1=12.10
12 = 1,66054.10
Un élément chimique : famille d’atomes comportant le même nombre de protons Z, il est désigné
par X dans la classification périodique (tous les éléments sont classés par ordre croissant de X)
Un nucléide : espèce qui se différencie des autres, soit par son nombre de masse, soit par son numéro
atomique ; symbole d’un nucléide : 
Isotope : deux noyaux isotopes possèdent le même nombre de protons Z (même numéro atomique)
mais un nombre A de nucléons différent ; exemple : 
 ,   , 
Certains isotopes sont stables (c’est-à-dire gardent indéfiniment la même composition) ; d’autres sont
instables, c’est-à-dire susceptibles de se désintégrer en émettant des rayonnements ⇒ ce sont des
isotopes radioactifs.
Deux isotopes ont même propriété chimique (car même Z, donc même nombre d’électrons et la chimie
ne concerne que le cortège électronique, pas le noyau), par contre ils n’ont pas la même propriété
physique.
Isotone : deux noyaux isotones possèdent le même nombre de neutrons, donc un nombre de protons Z
différents, et un nombre A de nucléons différents ; exemple :
 (7 )
 (7 )
Isobare : deux noyaux isobares possèdent le même nombre A de nucléons, donc un nombre de
protons Z différents, et un nombre (A - Z) de neutrons différents ; exemple : 

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II. La radioactivité :
1896 : Becquerel découvre la radioactivité naturelle (certains sels d'uranium émettent des
"rayonnements" pouvant traverser la matière et pouvant impressionner des plaques photos placées
dans l'obscurité.)
1903 : Pierre et Marie Curie isolent deux nouveaux éléments, le polonium et le radium : radioactivité
artificielle
Une soixantaine de noyaux naturels sont instables, ainsi que presque tous les noyaux artificiels.
Lois de conservation de Soddy : au cours d’une transformation nucléaire naturelle ou artificielle, il y
a conservation du nombre de masse A, et conservation du nombre de charge Z
La désintégration radioactive est un phénomène :
ØAléatoire
Ø Spontané ; notamment indépendant de la température, de la pression, et de la nature du
composé auquel il appartient
ØIrréversible
ØInéluctable
Øindécelable par nos sens (inodore, inaudible, invisible)
Diagramme de Segré :

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Les noyaux en rouge correspondent à la Vallée de la stabilité : ensemble des noyaux stables ; on
constate que
·pour Z < 20, ces noyaux stables se situent sur la bissectrice N = Z (noyaux comportant autant
de neutrons que de protons)
·pour Z > 20, les noyaux stables se situent au-dessus de N = Z
Pour les noyaux instables :
·si le noyau (en bleu) est situé au-dessus de la Vallée de la stabilité : radioactivité 
·si le noyau (en vert) est situé en-dessous de la Vallée de la stabilité : radioactivité 
·certains noyaux massifs A > 170 (en jaune) se désintègrent spontanément en émettant une
particule 
Effets biologiques de la radioactivité
En traversant le corps, les rayonnements radioactifs provoquent des destructions cellulaires. A faible
dose ces rayonnements sont responsables d'une augmentation des cancers et d'anomalies génétiques.
Ionisation : lorsque l’énergie du rayonnement est suffisante pour arracher des électrons aux atomes et
molécules, ce qui entraîne des réactions chimiques inhabituelles, d’où d’éventuelles modifications de
l’ADN, des cancers, des mutations génétiques…
On parle d'irradiation lorsqu'un organisme se trouve à proximité d'une source radioactive. Il reçoit
alors une partie du rayonnement émis par la source. Il y a contamination lorsque les produits
radioactifs sont absorbés par les voies digestives ou respiratoires. Ils peuvent alors se désintégrer au
sein même de l'organisme.
Le danger augmente avec l'activité A de la source radioactive, la proximité de la source, la durée
d'exposition et le type de radioactivité
4 types de radioactivité :
ØRadioactivitéb-
La radioactivité b-affecte les nucléides X présentant un excès de neutrons ; lors de cette
désintégration, il y a émission d’un électron 
 , et d’un antineutrino ̅(particule sans charge et
sans masse)  → ∗+
+
∶−è
∗:−éé
∶é 
exemple :  → +
+̅

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Le rayonnement b- est moyennement pénétrant, arrêté par une feuille d’aluminium de quelques mm
d’épaisseur.
Son pouvoir d’ionisation est moyen.
ØRadioactivitéb+ :
La radioactivité b+affecte les nucléides X présentant un excès de protons ; lors de cette désintégration,
il y a émission d’un positon 
 (antiparticule associée à l’électron), et d’un neutrino 
 → ∗+
+
∶−è
∗:−éé
∶é 
exemple :  → ∗+
+
Remarques :
·La radioactivité b+ ne concerne que les noyaux artificiels, ce sont des particules à durée de
vie très courte.
·A la fin de son parcours, le positron émis s’annihile avec un électron rencontré sur son
passage, formant un rayonnement  : 
+
→
·Ainsi que le rayonnement b- , le rayonnement b+ est moyennement pénétrant, arrêté par une
feuille d’aluminium de quelques mm d’épaisseur.
·Son pouvoir d’ionisation est moyen.
ØRadioactivitéa : émission d’un noyau d’Hélium 
 , et d’un antineutrino̅
 → ∗+
⎩
⎪
⎨
⎪
⎧
∶−è
∗:
−
− −éé
∶noyau d’Hélium 