La présentation est en train de télécharger. S'il vous plaît, attendez

La présentation est en train de télécharger. S'il vous plaît, attendez

Atomes et leurs noyaux Quel que soit son état – solide, liquide ou gazeux- la matière est un assemblage datomes. Un atome est constitué dun noyau et dun.

Présentations similaires


Présentation au sujet: "Atomes et leurs noyaux Quel que soit son état – solide, liquide ou gazeux- la matière est un assemblage datomes. Un atome est constitué dun noyau et dun."— Transcription de la présentation:

1 Atomes et leurs noyaux Quel que soit son état – solide, liquide ou gazeux- la matière est un assemblage datomes. Un atome est constitué dun noyau et dun cortège délectrons qui gravitent autours de ce dernier.

2 Structure Nucléaire électrons protons neutrons

3 Les constituants des noyaux sont appelés des nucléons. Ils sont soit des protons chargés positivement ou bien des neutrons qui possèdent des charges nulles. Les charges électriques du proton et de lélectron sont de même valeur absolue e mais de signes opposés e = x C

4 Ordres de grandeurs En unité de masse classique: Masse du proton : 1, kg Masse du neutron : kg Masse de lélectron : 9, kg soit 0, kg

5 Tableau récapitulatif

6 La masse de ces particules est absolument infime. Comparée à la masse dun proton ou dun neutron, la masse dun électron et largement plus faible. La masse du proton est presque la même que celle du neutron. La différence de masse entres ces deux nucléons représente tout de même 2,5 fois la masse dun électron.

7 Lanalyse de Rutherford a permis détablir que le noyau a un rayon voisin de m. Des expériences plus élaborées utilisant la diffusion dautres particules et délectrons ont permis de démontrer quil existe un lien approximatif entre leur rayon R et le nombre de masse A. Mais en supposant que le noyau est sphérique et que la matière nucléaire est identique dans tous les noyaux et possède une densité constante on peut exprimer le rayon nucléaire par :

8 R = R 0 A 1/3 f (1f= 1 fermi = cm) R 0 est appelée la constante de rayon; R 0 = 1,4 f Le rayon du noyau est alors de lordre de 1, m. La masse de ce dernier considéré comme sphérique est de lordre de 1, kg Ce qui donne une masse volumique très grande de lordre de kg/m 3, soit environ tonnes par mm 3.

9 Terminologie - Le numéro atomique Z = le nombre de protons dans le noyau, ce nombre égale le nombre délectrons pour un atome. Le numéro atomique est caractéristique de chaque élément. - N = le nombre de neutrons dans le noyau. - Le nombre de masse A= Z+N = le nombre total de nucléons dans un noyau

10 La classification des atomes 1- Les éléments chimiques: Les propriétés chimiques des atomes sont liées au nombre des électrons périphériques et à leur disposition, ce nombre délectrons négatifs étant lui-même uniquement déterminé par le nombre de protons positifs présents dans le noyau. Ainsi pour les chimistes, un type datomes est entièrement défini par un seul nombre Z; le numéro atomique.

11 A chaque valeur du numéro atomique Z correspond un élément auquel on a donné un nom et un symbole. Z=1 est lhydrogéne H Z= 2 est lhélium He Z=13 est laluminium Al Z=92 est luranium U

12 Les nucléides: En physique nucléaire, un type datomes, quon appelle un nuclide ou nucléide, est défini à la fois par son nombre de protons et par son nombre de neutrons. En pratique, pour désigner un nucléide, on utilise son nom et son symbole chimique, et lon précise le nombre total des nucléons présents dans le noyau. Le nombre de neutron sen déduit par différence.

13 Un élément X ayant Z protons et N neutrons peut être représenté sous la forme le nombre total de nucléons dans un noyau le nombre de protons dans le noyau

14 Hydrogène 1 proton, 0 neutron Deutérium 1 proton, 1 neutron Tritium 1 proton, 2 neutrons Uranium-235 soit 235 – 92 = 143 neutrons

15

16 Isotopes: On appelle isotopes des nucléides qui appartiennent au même élément. Ils ont le même nombre de protons et délectrons, donc les mêmes propriétés chimiques, mais différents par le nombre de leurs neutrons et donc par leur masse.

17 Isotones: Se dit des nucléides possédant un nombre de neutrons identique mais un nombre de protons et de nucléons différents (N identiques, Z différents, A différents). Exemple: et

18 Isobares: Se dit des nucléides possédant un nombre de nucléons identique mais un nombre de protons et de neutrons différents (A identiques, Z différents, N différents). Exemple:

19 Noyaux miroirs. Ce sont deux noyaux ayant le même nombre de masse A, l'un dérivant de l'autre en remplaçant tous les neutrons par des protons et tous les protons par des neutrons. Un exemple d'une telle paire est le neutron et le proton eux-mêmes. On peut en donner d'autres exemples: et, et, et

20 Nucléides et éléments naturels Linventaire de tous les types datomes présents dans lécorce terrestre conduit à distinguer 331 nucléides naturels. Cest-à- dire quon trouve sur notre planète 331 types de noyaux différents. Si on se focalise sur le numéro atomique Z, on constate que ce nombre varie entre 1 à 92 et que toutes les valeurs intermédiaires sont présents sauf les nombres 43 et 61. On a alors 90 éléments naturels.

21

22 dans les 90 éléments naturels il ya : - une vingtaine déléments qui nont quun seul isotope naturel tels que Be, F, Na, Al, P, Co, Au… - une vingtaine déléments ont deux isotopes naturels comme Ag 107 et La plus part des autres éléments comprennent entre 3 et 7 isotopes naturels.

23 La composition isotopique naturelle: Dans tous les matériaux qui composent lécorce terrestre, les différents isotopes de chaque élément chimique sont partout mélangés et, sont présents partout dans les mêmes proportions..

24 Ainsi, quelle que soit lorigine géographique et géologique dun échantillon quelconque dun élément, ses différents isotopes naturels sy trouvent mélangés en proportions identiques. Ces proportions sont donc une véritable caractéristique de lélément, quon appelle sa composition isotopique naturelle

25 Exemples: -Pour le fer, on a: -Pour le bore, on a: -Pour luranium:

26 Les masses atomiques et Unité de Masse atomique La masse atomique dun atome est déterminée par le nombre de protons de neutrons et délectrons qui sy trouvent. La masse atomique des éléments naturels tient compte de ses isotopes naturels.

27 la comparaison est faite avec à la référence le carbone 12 dont la masse atomique est fixée à 12. La masse atomique du carbone correspond à la masse de atomes de carbone est le nombre d'Avogadro. Elle est égale à alors 12grammes La masse atomique relative d'un atome est le rapport entre la masse de cet atome et le douzième de la masse de l'isotope 12 du carbone, choisi comme masse de référence.

28 Lélément naturel fer est constitué de quatre isotopes : 54 Fe (6,04 %), M 54 53, Fe (2,11 %), M 57 56, Fe (91,57 %), M 56 55, Fe, 0,28 %), M 58 57,959 Quelle masse atomique peut-on prévoir pour le fer naturel? 55,85

29 Lunité de masse atomique (u ou uma)

30 Dans la pratique par suite de léquivalence masse-énergie, on utilise non pas les masses mais leur équivalence énergétique. Equivalence de la masse et de lénergie a été proposée par Einstein en 1905, dans sa théorie de la relativité restreinte : à toute masse m 0 correspond une énergie E avec : E = m 0 c² où c est la vitesse de la lumière.

31 Lunité de E est le MeV (mégaélectronvolt) 1 MeV = 10 6 eV= 1, J Sachant que: 1u = 1, kg On a alors: 1u = 931,4943MeV/c 2

32 ukgMev / c 2 u 11,66055 x ,5 électron 0, ,10953 x , proton 1, ,67265 x ,280 neutron 1, ,67496 x ,573

33 Lexcès de masse - Comme le proton et le neutron ont sensiblement la même masse, la masse dun isotope est approximativement proportionnelle à son nombre de nucléons. - Lexcès de masse Δ est définie comme étant la différence entre étant la différence entre la masse atomique dun atome M a et son nombre de masse A: Δ = M a – A - Exemple: Calculer lexcès de masse du carbone 14, sachant que sa masse atomique est de u.

34 Lexcès de masse: Lexcès de masse Δ est définie comme étant la différence entre étant la différence entre la masse atomique dun atome M a et son nombre de masse A: Δ = M a – A Exemple: Calculer lexcès de masse du carbone 14, sachant que sa masse atomique est de u.

35 On a A=14, M 14 = 14, Donc Δ = 14, = u Ainsi sachant que : 1u = 931,4943 MeV = ,3 keV Δ vaut alors 3019,892 keV

36 La stabilité nucléaire Un nucléide est parfaitement défini par son nombre de protons et son nombre de neutrons. La stabilité ou linstabilité dun noyau ne dépend que de son nombre de protons et de neutrons.

37 Les particules constituant un atome sont soumises à 2 types de forces: a. La force électrostatique b. Les forces nucléaire attractives dinteraction forte qui sont intenses, indépendantes de la charge électrique et de faible portée ( m) entre les nucléons qui assurent la cohésion de certains noyaux. Les forces nucléaires sont saturées c.-à-d., dans un noyau contenant plusieurs nucléons, un nucléon ne peut interagir quavec un nombre limité ne nucléons voisins.

38 Stabilité du noyau : La stabilité d'un noyau atomique dépend du nombre de nucléons qui le composent. Certains noyaux sont stables, c.-à-d. que leur énergie de liaison est suffisante, rendant alors leur durée de vie illimitée. D'autres sont instables et tendent à se transformer spontanément en un noyau plus stable par émission d'un rayonnement. Ou plus précisément, la transformation (spontanée) de la radioactivité se produit toujours selon une augmentation de l'énergie de liaison moyenne des nucléons concernés.

39 Les études faites sur la structure des noyaux ont permis de tirer cinq règles de stabilité nucléaire: - La tendance naturelle pour un noyau est regrouper autant de neutrons que de protons, donc obtenir une symétrie protons-neutrons aussi parfaite que possible - Pour les noyaux ayant un Z élevé la répulsion coulombienne est très importante est tend à affaiblir la stabilité le noyau, il faut alors augmenter légèrement le nombre de neutrons puisque ces deniers ne se repoussent pas et apporte lattraction nucléaire

40

41 - Vue la saturation des forces nucléaires, la stabilité est meilleurs à lintérieur du noyau quà son surface - Dans un noyaux, tous les protons dune part, les neutrons dautres part, sont regroupés par paires. Les noyaux sont classés en 4 catégories:

42 Les noyaux dotés dune très grande stabilité sil contient un nombre de neutrons ou de protons égal à des nombres dites magiques qui sont: Exemple 4 He 16 O 20 Ca ( possède 6 isotope 40, 42, 43, 44, 46 et 48 )

43 La radioactivité Certains nucléides peuvent se transformer au cours du temps, en émettant un rayonnement. Cette transformation correspond à un changement de nature de latome. Ce phénomène sappelle radioactivité. Il nest pas influençable de lextérieur. Dont les propriétés sont:

44 Aléatoire : Il est impossible de prévoir l'instant où va se produire la désintégration d'un noyau radioactif Spontanée : La désintégration se produit sans aucune intervention extérieure Inéluctable : Un noyau radioactif se désintégrera tôt ou tard, Indépendante de la combinaison chimique dont le noyau radioactif fait partie Indépendante des paramètres extérieurs tels que la pression ou la température. Saccompagne de lémission de rayonnements. On peut distinguer 3 classes démissions radioactives:

45 rayonnement α :Il se compose de particules α qui sont formées de noyaux dhélium. Voilà pourquoi on les note α ou. rayonnement β - Il se compose délectrons et un antineutrino.

46 rayonnement β + :Il se compose dun positon avec émission dun neutrino. rayonnement γ Cest un rayonnement électromagnétique de très haute fréquence (de lordre de Hz.) Le rayonnement γ ne peut pas être dévié à laide de champs électriques ou magnétiques.

47 la radioactivité : Un noyau radioactif est un noyau instable dont la désintégration (destruction) aléatoire s'accompagne: L'apparition d'un nouveau noyau L'émission des particules α, β - ou β + L'émission du rayonnement électromagnétique γ. La radioactivité est une réaction dite nucléaire car elle concerne le noyau de l'atome alors que les réactions chimiques ne concernent que le cortège électronique sans modifier le noyau.


Télécharger ppt "Atomes et leurs noyaux Quel que soit son état – solide, liquide ou gazeux- la matière est un assemblage datomes. Un atome est constitué dun noyau et dun."

Présentations similaires


Annonces Google