Université Saad Institut d’aéronautique et des études spatiales

Université Saad DAHLEB de Blida
Institut d’aéronautique et des études spatiales
Unité d’enseignement chimie-1
Année Universitaire 2015/2016
Série de TD N0-1
Structure de l’atome - Isotopie- radioactivité – réactions nucléaires
Exercice-1
- Définir l’unité de masse atomique (UMA), calculer sa valeur en Kg et son équivalent énergétique en
MeV?
- Déduire la masse du proton, du neutron et de l’électron dans cette unité
- Calculer en UMA la masse théorique du noyau de 2656Fe et la masse théorique de l’atome 2656Fe ,
conclusion.
Données N=6.022. 1023 , me=9.1 10-31Kg , mp= 1.67207 10-27Kg, mn= 1.67437 10-27Kg,
Exercice-2
L’argent naturel Ag (Z=47) est constitué de deux isotopes ( A1Ag ,
atomiques respectives : 106.9051 uma et 108.9047 uma .
A2
Ag ) de masses


Déduire les valeurs de A1 et de A2.
La masse atomique moyenne de l’argent naturel est égale à 107.8682 uma.
Calculer l’abondance relative de chaque isotope ?

Pour l’isotope A1Ag , calculer l’énergie de liaison par nucléon ?
Données m(n) = 1,00867 uma; m (p) = 1,00728 uma , 1 uma=931.5 MeV/c2
Exercice-3 :
L’uranium est un élément très utilisé en particulier pour la production de l’énergie (centrales nucléaires),
la fabrication de la bombe atomique et la propulsion des grands navires.
Il possède deux isotopesA192U et


A2
92U
et sa masse atomique relative est de 238.0289 uma.
déterminer le nombre de protons, d’électrons et de neutrons de chaque isotope ?
déterminer l’abondance relative de chaque isotope ?
on donne :
235
U (m= 235.0439uma , x1) et 238U (m2= 238.0508 uma, x2).
Exercice-4 :
1) soit le nucléide 147N,Calculer en u.m.a, la masse théorique de ce noyau ? Lacomparer à sa valeur
réelle de 14,007515u.m.a.
- Calculer l'énergie decohésion de ce noyau en J et en MeV.²
2)Calculer la masse atomique de l’azote naturel sachant qu’il est constitué de 2 isotopes :
14
15
7N (m1=14,007515 ,x1= 99,635%) et
7N (m2= 15,004863u.m.a, x2)
14
4
3). Comparer la stabilité de 7N et de 2He
mP = 1,007277 u.m.a. mn = 1,008665 u.m.a , 1 uma = 1.66 10-27 Kg , c=3 108 m/s
Exercice-5 :
Le Potassium K ( Z=19) , possède trois isotopes 39K , 40K , 41K , de masses atomiques respectives
38.9637 uma , 39.9640 uma et 40.9618 uma et d’abondances naturelles respectives 93.26 % , 0.01 % et
6.73 %.
a)
b)
c)
d)
e)
déterminer la composition du noyau de chaque isotope
calculer la masse atomique relative du potassium
calculer les pertes de masses de chaque isotope
calculer en MeV l’énergie de liaison de chaque noyau,
les classer par ordre de stabilité crois
1
1
Données m ( 0 n ) = 1,008 67 uma; m ( 1 p ) = 1,00728 uma, 1 uma=931.5 MeV/c2
Exercice-6
Soit un élément X qui se désintègre en un élément Y par émission d’une particule α.
L’élément Y se désintègreen un élément Z avec émission d’un négaton β-. Le nombre de masse de
Zest234, son numéro atomique 91 .
Soit un élément A qui se désintègre en un élément B par émission d’une particule α. Le nombre de masse
de Best 231, son numéro atomique 90
1-Quelles est la composition des éléments X, Y, Z, A et B.
2-Sont-ils des isotopes ? Justifier.
3-Calculer l’énergie de liaison par nucléon(MeV/nucléon) des isotopes A et X. Indiquer l’isotope le
plus stable.
mp= 1,00756 uma ; mn = 1,00866 uma
; m ( 235 U ) = 235,04 uma
238
--m ( U ) = 238,06 uma ; m ( 87Bi) = 235,04 uma ; C = 310 8 m/s
Données :
Exercice-7
L’iode
131
I est un radioélément très utilise en médecine nucléaire, sa période est de 8 jours.
-
combien d’atomes d’iode sont contenus dans un échantillon de 100 μg ?
combien d’atomes restent- ils après 20 jours d’émission radioactive ?
quelle est l’activité de cet échantillon après 20 jours ?
Quelle activité doit on commander le lundi à 8h00 pour avoir une activité de 8,2 104 MBq le vendredi
suivant à 8h00 ?
Exercice 8
Dans la haute atmosphère, l’action des neutrons provenant du rayonnement cosmique sur l’azote7 14N
engendre du carbone 14Cradioactif qui se désintègre par émission β-.
1. Ecrire les réactions nucléaires qui conduisent respectivement a la production et a la destruction
ducarbone 14.
2. Quel est l’âge d’un morceau de bois qui produit 232 désintégrations par minute, sachant que
cettemême masse de bois fraîchement coupe, émet 1500 désintégrations par minute ?
Donnée : la période du
6
14
C = 5700 ans.
Exercice 9
Un atome d’uranium 235 subi une réaction de fission lorsqu’il est bombarde par des neutrons
énergétiques,
235
x 146
a) compléter la réaction :
+ 8735Br + y xxn
92U +
xn 57La
b) calculer l’énergie dégagée par la fission d’un noyau de23592U.
c) calculer la masse de charbon qu’on doit brûler pour produire une énergie équivalente a la fission de
d’un Kg de 23592U ; conclusion.
Données: masses en uma235U (235.044), 146La(145.943) , 87Br (86.912) , 10n (1.0087) ,
Le pouvoir calorifique du charbon est de 33400 KJ/Kg.
Exercice-10
a) compléter les réactions nucléaires suivantes :
14
63
N(α,p)…… ,
Cu(d,….)61Ni ,
……(n,d)63Cu ,
(( N(Z=7) , Cu(Z=29) , Ni(Z=28) , Al(Z=13)
Exercice-11
Ecrire les réactions nucléaires suivantes sous une forme simplifiées
7
14N
+ 2 4He→8 17O +
68
1
30 Zn+ 1 H→3167 Ga
27
4
13 Al+ 2 He→15 30P
1
1 H
+ 2 01n
+
1
0 n
3
2
4
1
1 H+ 1 H→2 He+ 0 n
Donnée : la période du
6
14
C = 5700 ans.