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  4. Exercice : Déterminer les produits d'une transformation nucléaire

Déterminer les produits d'une transformation nucléaire Exercice

Ce contenu a été rédigé par l'équipe éditoriale de Kartable.

Dernière modification : 01/10/2020 - Conforme au programme 2018-2019

Soit un atome d'uranium (\ce{^{235}_{92}U}) qui entre en collision avec un neutron (\ce{^{1}_{0}n}).
Le résultat de ce choc produit un atome inconnu X, de nombre de masse 139, un atome de strontium (\ce{^{94}_{38}Sr}) et k neutrons.

Quel est l'atome X produit ?

Le symbole d'un atome est donné par : _{Z}^{A}X

  • Z est le numéro atomique de l'atome. Il correspond au nombre de protons.
    Il s'agit aussi du coup du nombre de charges portées par le noyau correspondant puisque ce sont les protons qui portent une charge (+e), les neutrons étant neutres.
  • A est le nombre de masse de l'atome. Il correspond au nombre de nucléons, c'est-à-dire au nombre total de particules qui constituent le noyau : les protons et les neutrons (dont le nombre peut être noté N).
Etape 1

Équation de la réaction nucléaire

Comme pour une équation de réaction chimique, on indique les réactifs à gauche et les produits à droite :

  • L'uranium 235 et le neutron avec lequel il interagit sont donc les réactifs.
  • Le strontium, X et les k neutrons sont les produits obtenus lors de la transformation.

L'équation est donc :

\ce{^{235}_{92}U} + \ce{^{1}_{0}n} \ce{->}\ce{^{94}_{38}Sr} + \ce{^{139}_{Z}X} +k\ce{^{1}_{0}n}

Etape 2

Application de la loi de conservation du nombre de charge

On cherche à déterminer X. Pour cela, on n'a nul besoin de connaître le nombre de neutrons issus de la réaction car ils n'interviennent pas dans la loi de conservation de charge, étant neutres.

  • Pour les réactifs, on a un nombre de charge de 92+0=92.
  • Pour les produits, on a un nombre de charge de 38+Z+k\times0=38+Z.

On établit donc l'équation qui va nous donner Z :

38+Z=92

Z=92-38=54

Connaissant désormais le numéro atomique, à l'aide de la classification périodique, on peut déterminer de quel atome il s'agit.

L'atome inconnu est le xénon 139 (\ce{^{139}_{54}Xe}).

Soit un atome X, de nombre de masse 252, qui interagirait avec un neutron, pour se transformer en radium (\ce{^{228}_{88}Ra}), en sodium (\ce{^{23}_{11}Na}) et k neutrons (\ce{^{1}_{0}n}).

Quel est l'atome X ?

Le symbole d'un atome est donné par : _{Z}^{A}X

  • Z est le numéro atomique de l'atome. Il correspond au nombre de protons.
    Il s'agit aussi du coup du nombre de charges portées par le noyau correspondant puisque ce sont les protons qui portent une charge (+e), les neutrons étant neutres.
  • A est le nombre de masse de l'atome. Il correspond au nombre de nucléons, c'est-à-dire au nombre total de particules qui constituent le noyau : les protons et les neutrons (dont le nombre peut être noté N).
Etape 1

Équation de la réaction nucléaire

Comme pour une équation de réaction chimique, on indique les réactifs à gauche et les produits à droite :

  • L'atome X et le neutron avec lequel il interagit sont donc les réactifs.
  • Le radium, le sodium et les k neutrons sont les produits obtenus lors de la transformation.

L'équation est donc :

\ce{^{252}_{Z}X} + \ce{^{1}_{0}n} \ce{->}\ce{^{228}_{88}Ra} + \ce{^{23}_{11}Na} +k\ce{^{1}_{0}n}

Etape 2

Application de la loi de conservation du nombre de charge

On cherche à déterminer X. Pour cela, on n'a nul besoin de connaître le nombre de neutrons issus de la réaction car ils n'interviennent pas dans la loi de conservation de charge, étant neutres.

  • Pour les réactifs, on a un nombre de charge de Z+0=Z.
  • Pour les produits, on a un nombre de charge de 88+11+k\times0=99.

On établit donc l'équation qui va nous donner Z :

Z=99

Connaissant désormais le numéro atomique, à l'aide de la classification périodique, on peut déterminer de quel atome il s'agit.

L'atome inconnu est l'einsteinium 252 (\ce{^{252}_{99}Es}).

Soit un atome X, possédant 96 nucléons, qui se désintégrerait spontanément pour donner du molybdène (\ce{^{96}_{42}Mo}) et un positon (\ce{^{0}_{1}e^{+}}).

Quel est l'atome X ?

Le symbole d'un atome est donné par : _{Z}^{A}X

  • Z est le numéro atomique de l'atome. Il correspond au nombre de protons.
    Il s'agit aussi du coup du nombre de charges portées par le noyau correspondant puisque ce sont les protons qui portent une charge (+e), les neutrons étant neutres.
  • A est le nombre de masse de l'atome. Il correspond au nombre de nucléons, c'est-à-dire au nombre total de particules qui constituent le noyau : les protons et les neutrons (dont le nombre peut être noté N).
Etape 1

Équation de la réaction nucléaire

Comme pour une équation de réaction chimique, on indique les réactifs à gauche et les produits à droite :

  • L'atome X est le réactif.
  • Le molybdène et le positon sont les produits obtenus lors de la transformation.

L'équation est donc :

\ce{^{96}_{Z}X} \ce{->}\ce{^{96}_{42}Mo} +\ce{^{0}_{1}e^{+}}

Etape 2

Application de la loi de conservation du nombre de charge

On cherche à déterminer X. Pour cela, on n'a nul besoin de connaître le nombre de neutrons issus de la réaction car ils n'interviennent pas dans la loi de conservation de charge, étant neutres.

  • Pour le réactif, on a un nombre de charge de Z.
  • Pour les produits, on a un nombre de charge de 42+1=43.

On établit donc l'équation qui va nous donner Z :

Z=43

Connaissant désormais le numéro atomique, à l'aide de la classification périodique, on peut déterminer de quel atome il s'agit.

L'atome inconnu est le technécium 96 (\ce{^{96}_{43}Tc}).

Soit un atome d'uranium 235, possédant 92 protons, qui interagirait avec un neutron, pour se transformer en un atome inconnu (\ce{^{140}_{Z}X}), du rubidium (\ce{^{93}_{37}Rb}) et k neutrons (\ce{^{1}_{0}n}).

Quel est l'atome X produit ?

Le symbole d'un atome est donné par : _{Z}^{A}X

  • Z est le numéro atomique de l'atome. Il correspond au nombre de protons.
    Il s'agit aussi du coup du nombre de charges portées par le noyau correspondant puisque ce sont les protons qui portent une charge (+e), les neutrons étant neutres.
  • A est le nombre de masse de l'atome. Il correspond au nombre de nucléons, c'est-à-dire au nombre total de particules qui constituent le noyau : les protons et les neutrons (dont le nombre peut être noté N).
Etape 1

Équation de la réaction nucléaire

Comme pour une équation de réaction chimique, on indique les réactifs à gauche et les produits à droite :

  • L'uranium 235 et le neutron avec lequel il interagit sont donc les réactifs.
  • L'atome X, le rubidium et les k neutrons sont les produits obtenus lors de la transformation.

L'équation est donc :

\ce{^{235}_{92}U} + \ce{^{1}_{0}n} \ce{->}\ce{^{140}_{Z}X} + \ce{^{93}_{37}Rb} +k\ce{^{1}_{0}n}

Etape 2

Application de la loi de conservation du nombre de charge

On cherche à déterminer X. Pour cela, on n'a nul besoin de connaître le nombre de neutrons issus de la réaction car ils n'interviennent pas dans la loi de conservation de charge, étant neutres.

  • Pour les réactifs, on a un nombre de charge de 92+0=92.
  • Pour les produits, on a un nombre de charge de Z+37+k\times0=37+Z.

On établit donc l'équation qui va nous donner Z :

37+Z=92

Z=92-37=55

Connaissant désormais le numéro atomique, à l'aide de la classification périodique, on peut déterminer de quel atome il s'agit.

L'atome inconnu est le césium 140 (\ce{^{140}_{55}Cs}).

Soit un atome de radon 222, possédant 86 protons, qui se désintègre spontanément pour donner un atome inconnu X, de nombre de masse 218 et de l'hélium (\ce{^{4}_{2}He}).

Quel est l'atome X produit ?

Le symbole d'un atome est donné par : _{Z}^{A}X

  • Z est le numéro atomique de l'atome. Il correspond au nombre de protons.
    Il s'agit aussi du coup du nombre de charges portées par le noyau correspondant puisque ce sont les protons qui portent une charge (+e), les neutrons étant neutres.
  • A est le nombre de masse de l'atome. Il correspond au nombre de nucléons, c'est-à-dire au nombre total de particules qui constituent le noyau : les protons et les neutrons (dont le nombre peut être noté N).
Etape 1

Équation de la réaction nucléaire

Comme pour une équation de réaction chimique, on indique les réactifs à gauche et les produits à droite :

  • Le radon 222 est le seul réactif.
  • L'atome X et l'Hélium (particule \alpha ) sont les produits obtenus lors de la transformation.

L'équation est donc :

\ce{^{222}_{86}Rn} \ce{->}\ce{^{218}_{Z}X} + \ce{^{4}_{2}He}

Etape 2

Application de la loi de conservation du nombre de charge

On cherche à déterminer X. Pour cela, on applique la loi de conservation de charge :

  • Pour le réactif, on a un nombre de charge de 86.
  • Pour les produits, on a un nombre de charge de Z+2.

On établit donc l'équation qui va nous donner Z :

Z+2=86

Z=86-2=84

Connaissant désormais le numéro atomique, à l'aide de la classification périodique, on peut déterminer de quel atome il s'agit.

L'atome inconnu est le polonium 218 (\ce{^{218}_{84}Po}) .

Soit un atome de krypton 86, possédant 36 protons, qui se désintègre spontanément pour donner un atome inconnu X, de nombre de masse 86 et un électron (\ce{^{0}_{-1}e^{-}}).

Quel est l'atome X produit ?

Le symbole d'un atome est donné par : _{Z}^{A}X

  • Z est le numéro atomique de l'atome. Il correspond au nombre de protons.
    Il s'agit aussi du coup du nombre de charges portées par le noyau correspondant puisque ce sont les protons qui portent une charge (+e), les neutrons étant neutres.
  • A est le nombre de masse de l'atome. Il correspond au nombre de nucléons, c'est-à-dire au nombre total de particules qui constituent le noyau : les protons et les neutrons (dont le nombre peut être noté N).
Etape 1

Équation de la réaction nucléaire

Comme pour une équation de réaction chimique, on indique les réactifs à gauche et les produits à droite :

  • Le krypton 86 est le seul réactif.
  • L'atome X et l'électron (particule \beta^{-} ) sont les produits obtenus lors de la transformation.

L'équation est donc :

\ce{^{86}_{36}Kr} \ce{->}\ce{^{86}_{Z}X} + \ce{^{0}_{-1}e^{-}}

Etape 2

Application de la loi de conservation du nombre de charge

On cherche à déterminer X. Pour cela, on applique la loi de conservation de charge :

  • Pour le réactif, on a un nombre de charge de 36.
  • Pour les produits, on a un nombre de charge de Z-1.

On établit donc l'équation qui va nous donner Z :

Z-1=36

Z=36+1=37

Connaissant désormais le numéro atomique, à l'aide de la classification périodique, on peut déterminer de quel atome il s'agit.

L'atome inconnu est le rubidium 86 (\ce{^{86}_{37}Rb}).

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