1. Donnez la composition du noyau d'hélium 4 ({Z_{\text{He}}= 2}), du béryllium 8 (Z_{\text{Be}}= 4) et du carbone 12 ({Z_{\text{C}}= 6}).

2. Écrivez les deux équations des réactions qui permettent de transformer l'hélium 4 en carbone 12.

3. Indiquez de quel type de réaction il s'agit.

✔ Utiliser une décroissance radioactive pour une datation

Un morceau de charbon a été retrouvé à l'entrée d'une grotte et on le soumet à une datation au carbone 14. Cet élément radioactif est présent dans tout être vivant à un taux constant. À leur mort, les échanges de matière avec le milieu n'ayant plus lieu, le taux de carbone 14 diminue car il se désintègre. La mesure de ce taux dans un échantillon permet donc de dater approximativement sa mort.

Déterminez l'âge du morceau de charbon sachant que l'activité de l'échantillon testé montre que le nombre d'atomes de carbone 14 est 16 fois plus faible qu'à sa formation.

La demi-vie du carbone 14 est de t_{1/2}= 5 734 ans.

✔ Reconnaître une réaction nucléaire

Version initiale (l'atelier des apprentis, exercice 2)

.

1. Quelle est l'écriture conventionnelle du noyau d'un atome X ?Donnez la signification et le nom de toutes les lettres utilisées.

2. Rappelez la définition du terme « isotopes ».

3. Le noyau d'hydrogène 1, dont l'écriture conventionnelle est _{1}^{1} \mathrm{H} , est l'isotope de l'hydrogène le plus abondant sur Terre. Donnez la composition de son noyau.

4. Il existe deux autres isotopes de l'hydrogène : le deutérium _{1}^{2} \mathrm{H} et le tritium _{1}^{3} \mathrm{H}. Donnez la composition de leurs noyaux.

5. La réaction de fusion aboutit à la formation d'un noyau d'hélium 4 et d'un neutron. Écrivez l'équation de la réaction nucléaire qui pourrait se produire au coeur des futures centrales à fusion.

✔ Reconnaître une réaction nucléaire

Version initiale (le coin des experts, exercice 7)

.

Il existe plusieurs modes de désintégration pour un noyau radioactif. La désintégration d'un noyau père \text{X} s'accompagne de l'émission d'une particule ainsi que de la modification du noyau en un noyau fils \text{Y}.

Numéro atomique et symbole des éléments :

uranium : Z(\text{U}) = 92 ;

neptunium : Z(\text{Np}) = 93 ;

plutonium : Z(\text{Pu}) = 94.

1. Indiquez les grandeurs représentées en abscisses et en ordonnées du diagramme.

2. Associez à chaque type de désintégration, le noyau fils formé, et justifiez.

• Désintégration de type \alpha
• Désintégration de type \beta^{-}
• Désintégration de type \beta^{+}

3. Attribuez à chacune des équations le type de désintégration qui lui correspond et justifiez :

a. _{\text{Z}}^{\text{A}} \mathrm{X} \rightarrow _{\text{Z-2}}^{\text{A-4}} \mathrm{Y}\:{+}\ _{2}^{4}\mathrm{He}

b. _{\text{Z}}^{\text{A}} \mathrm{X} \rightarrow _{\text{Z+1}}^{\text{\:\:\:\:A}} \mathrm{Y}\:{+}\ _{-1}^{\:\:\:0}\mathrm{e^-}

c. _{\text{Z}}^{\text{A}} \mathrm{X} \rightarrow _{\text{Z-1}}^{\text{\:\:\:A}} \mathrm{Y}\:{+}\ _{1}^{0}\mathrm{e^+}

4. Le plutonium 244 a été identifié dans des météorites anciennes, laissant penser qu'il a été créé au cours de la formation du système solaire. C'est un élément radioactif qui peut se désintégrer. Le noyau fils obtenu peut à son tour se désintégrer. La chaîne de désintégration permet d'obtenir un isotope stable. Le tableau présente quelquesuns des isotopes de la chaîne de désintégration. Recopiez et complétez les équations de désintégration de quelques noyaux radioactifs issus de la désintégration du plutonium 244.

• _{94}^{\text{244}} \mathrm{Pu} \rightarrow _{92}^{\text{240}} \mathrm{...} + _{...}^{\text{...}} \mathrm{He}, désintrégration de type ...
  
• _{92}^{\text{240}} \mathrm{...} \rightarrow _{...}^{\text{240}} \mathrm{Np} +_{-1}^{\:\:\:0}\mathrm{e^-}, désintrégration de type ...
  
• _{...}^{\text{240}} \mathrm{Np} \rightarrow _{94}^{\text{...}} \mathrm{...} +_{-1}^{\:\:\:0}\mathrm{e^-}, désintrégration de type ...
  
• _{94}^{\text{...}} \mathrm{...} \rightarrow _{92}^{\text{236}} \mathrm{U} +_{...}^{...}\mathrm{...}, désintrégration de type ...