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Noyau de l’atome
et radioactivité
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Comprendre le noyau
Le modèle de l'atome de Rutherford
En 1909, la structure de l'atome reste dans le
domaine des hypothèses. Le physicien
Britannique Ernest Rutherford (1871-1937)
réalise une expérience décisive.
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En 1910, il compare l'atome avec le système
solaire ; l'atome est constitué d'un noyau autour
duquel gravitent les électrons.
Le noyau est 104 à 105 fois plus petit que l'atome.
L’atome, constitué de beaucoup de vide est
électriquement neutre.
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• 1919: Rutherford
identifie le proton,
une particule de
charge exactement
opposée à celle de
l’électron, mais
environ 2000 fois
plus lourde.
Rutherford et le neutron
(1920)
Peu après, il suggère l’existence d’une
nouvelle particule, le neutron
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1932: Chadwick (l’élève
de Rutherford)
confirme l’existence
du neutron : il
établit qu’un
nouveau type de
“radiation”, capable
de traverser 20 cm
de plomb était
composé de
particules neutres
dont la masse valait
1.0067 fois celle du
proton
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Remarque : Autour du noyau
circulent les électrons
Thomson en 1897
découvre
l’électron
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Atome et élément chimique
L’ identité
chimique d’un
atome est
déterminée
uniquement par
Z
son nombre de
protons
La valeur de Z définit l’élément chimique,
auquel on associe symbole et nom
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Tableau Périodique
Métaux alcalino-terreux
(Mendeleiev, 1869)
(Halogènes)
Metaux de Transition
Gaz rares
Metaux alcalins
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—: solide —: liquide —: gaz —: synthétisé
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Nucléides et isotopes
Z est le même pour le carbone-12, le carbone-11 et le carbone-14
A = nombre de protons + nombre de neutrons
Nucléide :
Tout noyau défini par une valeur de A et
une valeur de Z, représenté par AZX
Isotopes:
nucléides qui ont le même nombre de
protons mais des nombres differents de
neutrons
Isotopes du carbone :
“Carbone-14” : 6 Protons - 8 Neutrons (+6électrons dans l’atome)
“Carbone-11” : 6 Protons - 5 Neutrons (+6électrons dans l’atome)
Que dire de
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O
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8
?
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Isotopes de l’hydrogène
Hydrogene (1H)
Deutérium (2H)
p+
p+
e-
n
eZ= 1 et A= 1
Tritium (3H)
eZ= 1 et A= 2
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p+ n
n
Z= 1 et A= 3
Radioactif 10
Un nouveau phénomène...
1896: Henri Becquerel
découvre accidentellement le
rayonnement émis par l’uranium
Marie Curie reprend l’étude des radiations émises par l’
uranium, rapidement rejointe par son mari, Pierre Curie
Marie and Pierre Curie dedient leurs vies à
l’étude de la radioactivité et de ses potentielles applications
en medecine (radiologie)
1903:
Pet M Curie ainsi que H. Becquerel reçoivent le
prix Nobel de Physique
1911: Marie
Curie reçoit le prix Nobel en Chimie
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Radioactivité
Terme utilisé par Marie Curie pour décrire le mystérieux
effet de l’uranium
Rien à voir avec les émissions d’ondes “radio” !
car en unique provenance du noyau atomique...
 Certains noyaux sont très instables, et se “désintègrent” tout
seuls au cours du temps
 Pendant cette désintégration, ils émettent des rayonnements de
très haute énergie (et très dangereux)
 Les nucléides instables ont une durée de vie spécifique, appelée:
“Demi – vie” ou “période”
Durée au bout de laquelle la moitié des noyaux initiaux se
sont désintégrés spontanément.
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Désintégration Alpha
Les noyaux trop “lourds”...

...Produisent spontanément des particules alpha pour
se stabiliser ( noyau He )
Noyau père: Seaborgium
Noyau fils: Rutherfordium + alpha
Rutherford avait obtenu le prix Nobel en 1908 pour cette découverte
(avant de découvrir le noyau!)
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Désintégration Beta moins
Cette forme de radioactivité concerne les isotopes instables
pour lesquels le nombre de neutrons est trop grand par
rapport à celui des protons.
 Transformation spontanée mais imprévisible d’un neutron
en proton, avec production d’électrons
Père : Carbone
Fils : azote (+ électron + antineutrino)
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Désintégration Beta Plus
Cette forme de radioactivité concerne les isotopes instables
pour lesquels le nombre de protons est trop grand par
rapport à celui des neutrons
 Transformation spontanée mais imprévisible d’un proton
en neutron, avec production de positons ( antielectrons)
Père : Fluor
Fils : Oxygène (+ positon + neutrino)
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Rayonnement Gamma
Ce rayonnement électromagnétique survient chaque fois que
l’énergie du noyau est trop élevée
 Un rayonnement électromagnétique gamma (photon de
haute énergie) est émise par le noyau
Père: Dysprosium
Fils : identique au père
Les rayonnements les plus dangereux !
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…
Vallée
de
stabilité
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Récapitulation des types de
désintégrations…
A quelles lois physiques
se plient ces
désintégrations?
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Quand le nombre de neutrons est plus
grand que celui des protons (Z<N), les
noyaux cherchent spontanément
à se stabiliser en augmentant Z
et en diminuant N.
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Quand le nombre de protons est plus
grand que celui des neutrons (N < Z), le
noyau cherche spontanément à se
stabiliser en augmentant N et
en diminuant Z.
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Les éléments "lourds" de numéro
atomique Z > 83 modifient spontanément
leur nombre de protons et de neutrons
simultanément
par émission de particules 
(noyaux d'Hélium 4 ).
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