Chapitre 4 Structure de l’atome

4 Les dangers du radon Le radon, présent dans la nature sous forme de gaz, est la principale source externe d'exposition de l'homme à la radioactivité naturelle L'absorption de ce gaz accroît les risques de cancer du poumon 1 Indiquer la composition du noyau de radon, dont le symbole est 2 Calculer la masse de ce noyau 3

Chapitre 4 Structure de l’atome

Masses du noyau et de l’atome 4 7 No5 p 54 : Les dangers du radon 4 8 a 29 protons, 63 −29 = 34 neutrons b Masse du noyau : on confonds masse du proton et du neutron : m 63 = 63 · m nucl´eon Application numérique : m 63 = 63 ×1,67 ×10−27 = 1,05 ×10−25 kg c La masse de l’atome est approximativement celle de

Les rayonnements - Radon France

Directive 96/29 Euratom du 13/05/1996 Transposition par ordonnance du 28 mars 2001 et modification du Code de la santé publique et du code du travail -Décret 2002-460 du 04/04/2002 relatif à la protection générale des personnes contre les dangers des RI -Décret 2003-296 du 31/03/2003 relatif à la protection des travailleurs contre les RI

PROBLEME DE RADIOACTIVITE La radioactivit´e dans le corps humain

21) Calculer en J et en MeV l’´energie lib´er´ee par la d´esint´egration d’un noyau de radon 222 [Utiliser les masses donn´ees a la premi`ere page ] 22) Citez trois m´ethodes pour se prot´eger de la radioactivit´e en s´eances de TP

Fission, fusion, réactions nucléaires DEVOIR 5

5- Calculer l'énergie émise, en MeV, lors de cette désintégration Toutes les étapes du calcul de-vront apparaître /1 Partie C : Elimination du radon La mesure de l'activité du radon dans une cave a donné un résultat de 6000 Bq par mètre cube d'air soit une quantité de 2,86 ×10 9 noyaux de radon

SP 2010 Normale Francais Sujet - WordPresscom

-- la masse molaire du radon M(Rn) 222g mo 1 1) désintégration du nucléide d’uranium 238 92 U Il en résulte du nucléide d’uranium 238 92 U, le nucléide 222 86 Rn, les particules D et E 1 1) Donner la composition du nucléide 222 86 Rn 1 2) Calculer en MeV , l’énergie de liaison du nucléide 222 86 Rn

Lusage des calculatrices est autorisé

Masse molaire atomique du radium : M = 226 g mol-1 1 Donner la composition d'un noyau de radium 226 226 88 Ra 2 Le radium 226 est radioactif Écrire l'équation de la réaction de désintégration qui conduit à la formation d'un noyau de radon Rn dans un état excité Justifier en précisant les lois de conservation utilisées

LES MATHÉMATIQUES DE LA DÉSINTÉGRATION RADIOACTIVE

simule le comportement du noyau On itère les lancers jusqu’à obtenir le 6, dont on décide arbitrairement que cela correspond à la désintégration du noyau Pour travailler sur un échantillon, on lance plusieurs dés (par exemple 10) et on élimine à chaque étape ceux pour lesquels on a obtenu le 6

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Chapitre 4Structure de l"atome

Révision et Résumé

AtomeUn atome est constitué d"un noyau, formé de nucléons, et d"électrons, autour du noyau. Les nu- cléons du noyau peuvent être de deux types : pro- tons, de charge égale et opposée à celle de l"élec- tron, et neutrons, neutres. SymbolePour représenter le noyau de l"atome, on uti- lise un symbole, précisant son nombre total de nu- cléonsA, son nombre de protonZ, et le symbole X (en une ou deux lettres) de l"élément auquel il correspond : A Z X

Il est facile de trouver le nombreNde neutrons :

N=A-Z.

NeutralitéL"atome est globalement neutre, car il comporte autant d"électrons que de protons.

MasseLa masse de l"atome est essentiellement

concentrée dans son noyau : A Z

X?mX?A·mnucl´eons

La masse des électrons, environ 1800 fois pluslégers que les nucléons, peut être négligée en pre-mière approximation. On peut donc considérerque la masse d"un atome est la somme de cellesde ses protons p et de ses neutrons n :

A Z

X?mX?N·mn+Z·mp

Pour calculer la masse de l"atome, il faut ajouter la masse des électrons : m atome?N·mn+Z·mp+Z·me-

Numéro atomiqueLe numéro atomiqueZ, ou

nombre de proton, caractérise l"élément. C"est-

à-dire que deux atomes ou ions de même nu-

méro atomiqueZcorrespondent au même élé- ment, même si leurs autres nombres (de neutron, d"électron) sont différents. IsotopesDeux noyaux sont isotopes, si ils ont le même numéro atomique ou nombre de protonsZ(même élément), mais diffèrent par leur nombre de masse ou nombre de nucléonsA(donc, ils n"ont pas le même nombre de neutrons).

Exercices

Symbole du noyau

4.1L"atome de calcium, élément de symbole Ca,

contient 20 électrons dans son cortège électronique et

20 neutrons dans son noyau.

a.Calculer le nombre de nucléons de cet atome. b.Comment représente-t-on le noyau de cet atome? 4.2 L"élément sodium est caractérisé par le nombre de chargeZ= 11. Le noyau d"un atome de sodium contientN= 12neutrons. a.Calculer le nombre de nucléons du noyau de l"atomede sodium. b.Donner la composition de cet atome.

Isotopes

4.3 a.Le numéro atomique du cuivre estZ= 29et son nombre de neutrons varie de 34 à 36.

Écrire sous forme

ZXtous les représentants de cet

élément. Comment les appelle-t-on?

b.Combien d"électrons possèdent les atomes de cet élé-ment chimique? Justifier la réponse.4.4

On considère les noyaux de fer représentés par : 54
26

Fe et5626Fe

a.Comment qualifie-t-on ces noyaux? Justifier la ré-ponse. b.Donnez la composition de ces noyaux et conclure.

4.5No27 p. 57 : Tout sur le calcium

Attention : la question4ne pourra être traitée qu"une fois le cours du chapitre 5 terminé! 4.6

ER no7 p. 54 : L"iode utilisé en médecine

Masses du noyau et de l"atome

4.7No5 p. 54 : Les dangers du radon

4.8 Le noyau d"un atome de cuivre est représenté par : 63
29
Cu a.Quelle est la composition de ce noyau? b.Calculez sa masse (données dans le cours). c.Calculez la masse de l"atome de cuivre. d.Conclure. 1

Dimensions relatives

4.9No6 p. 54 : Dimension de l"atome

4.10

Hydrogènevsuranium

a.Donnez la représentation d"un noyau d"hydrogèneH et d"un noyau d"uranium U sachant que le pre-mier n"est constitué que d"un proton et que le secondcomporte 92 protons et 146 neutrons.

b.Calculez la massemHd"un atome d"hydrogène et la massemUd"un atome d"uranium (données dans le cours). Comparez les masses des deux atomes consi-

dérés.c.L"atome d"hydrogène est le plus petit des atomes.Son rayon est 52,9 pm et le rayon de son noyau est1,2 fm. Calculez le rapport de ces deux rayons etinterprétez le résultat obtenu.

d.L"atome d"uranium n"est pas le plus gros desatomes, son rayon est néanmoins de 175 pm. Enrevanche son noyau est le plus gros noyau que l"onpuisse trouver stable à l"état naturel, 8,68 fm. Cal-culez le rapport de ces deux rayons et interprétez lerésultat obtenu.

e.Comparez, respectivement, les rayons des deuxatomes considérés, et ceux des deux noyaux. 2

Corrigé 4Structure de l"atome

Exercices

Symbole du noyau

4.1 4.2 a.Le nombre de nucléonsAest égal à la somme des nombres de protonsZet de neutronsN:

A=Z+N= 11 + 12 = 23 nucl´eons

b.L"atome de sodium est composé de 11 protons, 12neutrons, et 11 électrons (il faut le même nombred"électrons que de protons, pour que l"atome soitneutre).Pour compléter, on peut donner le symbole dunoyau de l"atome de sodium :

23
11 Na

Isotopes

4.3 4.4

a.Ces deux noyaux sont isotopes. En effet, ils ont toutdeux le même numéro atomique ou nombre de pro-tonsZ= 26(et donc même symbole d"élément Fe),

en revanche ils diffèrent par leur nombre de neu- trons :54-26 = 28pour le premier,56-26 = 30 pour le second.

b.Masse du noyau de fer 54 : on se place dans l"ap-proximation de confondre la masse du neutron etdu proton :

54= 54·mnucl´eon

Application numérique :

54= 54×1,67×10-27= 9,02×10-26kg

Masse du noyau de fer 56 :

56= 56·mnucl´eon

Application numérique :

56= 56×1,67×10-27= 9,35×10-26kg

Leurs masses sont différentes, l"isotope contenant deux neutrons de plus est plus lourd.4.5

No27 p. 57 : Tout sur le calcium

4.6ER no7 p. 54 : L"iode utilisé en médecine

Cet exercice est résolu dans votre livre.

Masses du noyau et de l"atome

4.7No5 p. 54 : Les dangers du radon

4.8 a.29 protons,63-29 = 34neutrons b.Masse du noyau : on confonds masse du proton etdu neutron : m

63= 63·mnucl´eon

Application numérique :

63= 63×1,67×10-27= 1,05×10-25kg

c.La masse de l"atome est approximativement celle deson noyau, dans l"hypothèse ou on néglige la massedes électrons :

Cu?1,05×10-25kg

d.Calculons la masse totale des 29 électrons de l"atomede cuivre : m= 29·me= 29×9,1×10-31= 2,6×10-29kg

Comparons les ordres de grandeur des masses de

l"électron : -29, et du noyau : -25; on a 4 ordres de grandeur de différence. L"erreur sur "l"oubli" des électrons sur la masse totale ne se verra qu"au qua- trième chiffre significatif (troisième décimale, non donnée par le résultatmCu?1,05×10-25kg).

Dimensions relatives

4.9No6 p. 54 : Dimension de l"atome

4.10

Hydrogènevsuranium

a.Atome d"hydrogène :11H;

Atome d"uranium :

238

92U, puisque 92 protons et 146

neutrons forment un ensemble de92 + 146 = 238 nucléons.

b.Masse de l"atome d"hydrogène (les masses du pro-ton, du neutron et de l"électron sont données dansle cours) :

H= 1×mp+ 0×mn+ 1×me-

H= 1×1,673×10-27+ 1×9,109×10-31

H= 1,674×10-27kg

Masse de l"atome d"uranium :

U= 92×mp+ 146×mn+ 92×me-

U= 92×1,673×10-27+ 146×1,675×10-27

+ 92×9,109×10-31 m

U= 3,986×10-25kg

Pour comparer les deux masses, on calcule leur rap- port : m U mH=3,986×10-251,674×10-27= 238,1

On constate qu"approximativement, le rapport des

masses des atomes est égal au rapport de leurs nombres de masse A : 238

1= 238

c.Rapport des deux rayons :52,9×10-12

1,2×10-15= 4,4×104

L"atome a une structure lacunaire, essentiellement formée de vide. d.Rapport des deux rayons :

175×10-12

8,68×10-15= 2,02×104

La conclusion est la même que précédemment, le rapport étant du même ordre de grandeur. e.À nouveau, on calcule des rapports; entre les rayonsdes deux atomes : 175

[PDF] Chapitre 4 Structure de l’atome

Chapitre 4Structure de l"atome

Révision et Résumé

Il est facile de trouver le nombreNde neutrons :

N=A-Z.

MasseLa masse de l"atome est essentiellement

X?mX?A·mnucl´eons

X?mX?N·mn+Z·mp

Numéro atomiqueLe numéro atomiqueZ, ou

à-dire que deux atomes ou ions de même nu-

Exercices

Symbole du noyau

4.1L"atome de calcium, élément de symbole Ca,

20 neutrons dans son noyau.

Isotopes

Écrire sous forme

ZXtous les représentants de cet

élément. Comment les appelle-t-on?

Fe et5626Fe

4.5No27 p. 57 : Tout sur le calcium

ER no7 p. 54 : L"iode utilisé en médecine

Masses du noyau et de l"atome

4.7No5 p. 54 : Les dangers du radon

Dimensions relatives

4.9No6 p. 54 : Dimension de l"atome

Hydrogènevsuranium

Corrigé 4Structure de l"atome

Exercices

Symbole du noyau

A=Z+N= 11 + 12 = 23 nucl´eons

Isotopes

54= 54·mnucl´eon

Application numérique :

54= 54×1,67×10-27= 9,02×10-26kg

Masse du noyau de fer 56 :

56= 56·mnucl´eon

Application numérique :

56= 56×1,67×10-27= 9,35×10-26kg

No27 p. 57 : Tout sur le calcium

4.6ER no7 p. 54 : L"iode utilisé en médecine

Cet exercice est résolu dans votre livre.

Masses du noyau et de l"atome

4.7No5 p. 54 : Les dangers du radon

63= 63·mnucl´eon

Application numérique :

63= 63×1,67×10-27= 1,05×10-25kg

Cu?1,05×10-25kg

Comparons les ordres de grandeur des masses de

Dimensions relatives

4.9No6 p. 54 : Dimension de l"atome

Hydrogènevsuranium

Atome d"uranium :

92U, puisque 92 protons et 146

H= 1×mp+ 0×mn+ 1×me-

H= 1×1,673×10-27+ 1×9,109×10-31

H= 1,674×10-27kg

Masse de l"atome d"uranium :

U= 92×mp+ 146×mn+ 92×me-

U= 92×1,673×10-27+ 146×1,675×10-27

U= 3,986×10-25kg

On constate qu"approximativement, le rapport des

1= 238

1,2×10-15= 4,4×104

175×10-12

8,68×10-15= 2,02×104

52,9= 3,31

Entre les rayons des deux noyaux :

1,2= 7,2