A

La composition chimique de l'Univers

• L'hydrogène \mathrm{H} est l'élément chimique le plus abondant : il représente à lui seul près de 75 % de la masse de matière dans l'Univers. L'hélium \mathrm{He} est le deuxième élément le plus abondant dans l'Univers à près de 25 % en masse.
• Sur Terre, on a recensé 94 éléments chimiques différents présents dans la nature. 24 autres éléments ont été créés artificiellement en laboratoire.

B

La composition de la Terre et des êtres vivants

• Les éléments sont répartis de manière inégale dans l'Univers : la Terre est formée principalement d'oxygène \mathrm{O}, de silicium \mathrm{Si}, d'aluminium \mathrm{Al} et de fer \mathrm{Fe} et les êtres vivants sont constitués de carbone \mathrm{C}, d'oxygène \mathrm{O}, d'hydrogène \mathrm{H} et d'azote \mathrm{N}.

A

La découverte de la radioactivité

• Certains noyaux sont instables et se désintègrent pour former d'autres noyaux: on dit qu'ils sont radioactifs. La radioactivité est un phénomène aléatoire, inéluctable, spontané et qui ne dépend que du type de noyau radioactif et sa demi-vie. Elle a été découverte par Henri Becquerel et étudiée par Marie Curie au début du XX^e siècle.

B

Les applications actuelles

• Plusieurs techniques médicales reposent sur la radioactivité : l'imagerie pour réaliser des examens exploratoires ou établir des diagnostics (radiographie, scintigraphie, TEP), la radiothérapie ou la curiethérapie consistant à irradier une tumeur. La radioactivité est également utilisée dans d'autres domaines comme l'archéologie ou la géologie pour dater des artefacts ou des roches.

C

Les précautions à prendre

• Les rayonnements émis par les noyaux radioactifs peuvent pénétrer les tissus vivants et altérer le fonctionnement des cellules. Il est donc nécessaire de prendre des précautions (port de protections, durée d'exposition limitée).

A

La fusion nucléaire au cœur des étoiles

• La fusion est la réaction entre deux noyaux légers pour former un noyau plus lourd. Au cœur des étoiles, les noyaux d'hydrogène { }_{1}^{1} \mathrm{H} fusionnent pour former de l'hélium { }_{2}^{4} \mathrm{He}. Cette réaction nucléaire libère une très grande quantité d'énergie.

B

Les réactions de fission provoquées

• Certains noyaux lourds se cassent en deux noyaux plus légers sous l'impact de neutrons : ce processus est appelé fission nucléaire. Cette réaction est mise à profit dans les centrales nucléaires pour produire de l'électricité à partir de l'énergie thermique libérée au cours de la réaction.

Demi-vie : durée au bout de laquelle la moitié des noyaux radioactifs présents initialement a disparu.

Élément chimique : ensemble générique désignant toutes les entités chimiques de même numéro atomique Z.

Fission : réaction nucléaire au cours de laquelle un noyau lourd se sépare en plusieurs noyaux plus légers.

Fusion : réaction nucléaire au cours de laquelle deux noyaux légers s'assemblent pour former un noyau plus lourd.

Isotope : variété de noyau atomique possédant un certain nombre de masses A.

Radioactivité : phénomène physique par lequel des noyaux instables se désintègrent spontanément en un autre noyau et en émettant des particules (électrons, noyaux d'hélium, positons, etc.) et de l'énergie.

Réaction nucléaire : processus au cours duquel un ou plusieurs noyaux sont transformés en d'autres noyaux.

Le carbone 14 est utilisé pour dater des objets qui ont entre quelques centaines d'années et 50 000 ans. Il possède une demi-vie t_{1 / 2} d'environ 5 730 ans.

Dans les étoiles, le cycle CNO permet de transformer des noyaux d'hydrogène en noyaux d'hélium selon l'équation nucléaire :

4{ }_1^1 \mathrm{H} \longrightarrow{ }_2^4 \mathrm{He}+2{ }_1^0 \mathrm{e}^{+}+2{ }_0^0 \nu

Dans les centrales nucléaires, de multiples réactions de fission nucléaire se produisent. Par exemple, l'uranium 235 peut se scinder en deux noyaux de krypton et de baryum selon l'équation :

{ }_{\;92}^{235} \mathrm{U}+{ }_0^1 \mathrm{n} \longrightarrow{ }_{36}^{92} \mathrm{Kr}+{ }_{\;56}^{141} \mathrm{Ba}+3{ }_0^1 \mathrm{n}

Un noyau radioactif est un noyau instable. Il peut se désintégrer spontanément en émettant soit une particule \alpha (noyau d'hélium { }_2^4 \mathrm{He}), soit un électron { }_{-1}^{\enspace0} \mathrm{e}^{-}, soit un positon { }_1^0 \mathrm{e}^{+}.