Composition de la Matière Ch. Bochu DEUST SE 2016
Composition de la matière Solide Liquide Gaz
Composition de la matière Cristal Atome Noyau et Z Electrons Electriquement neutre Electriquement neutre Z charges positives Z Protons Z charges négatives Nucléons Z charges positives A= Z + N N Neutrons Electriquement neutres
98 % Composition de l’Univers Hydrogène 73,97% Hélium 24,02% Oxygène 1,04% Carbone 0,46% Néon 0,13% Fer 0,11% Azote 0,10% Silicium 0,07% Magnésium 0,06% Soufre 0,04% 98 % Le soleil représente 99,86 % de la masse du système solaire
Composition de la planète Terre Hydrogène 73,97% Hélium 24,02% Oxygène 1,04% Carbone 0,46% Néon 0,13% Fer 0,11% Azote 0,10% Silicium 0,07% Magnésium 0,06% Soufre 0,04% FER 32,1% Oxygène 30,1% Silicium 15,1% Magnésium 13,9% Soufre 2,9% Nickel 1,8% Calcium 1,5% Aluminium 1,4% Carbone traces Azote 1,2 % 118 éléments chimiques
Etoile = milieu extrêmement chaud Etoile = particules simples Création de la Matière Etoile = milieu extrêmement chaud Etoile = particules simples Protons – Neutrons - Electrons En perpétuel mouvement créant des chocs Création de noyaux de petite taille pouvant se désintégrer ou grossir Mort de l’étoile = explosion répandant la matière dans le vide
H H X Isotopes 1 électron 1 proton 1 proton + 1 neutron 1 1 2 A Z Même réactivité chimique Même élément chimique On détermine le nom de l’élément X grâce au nombre Z Nombre de nucléons H 1 H 1 2 A X Nombre de neutrons = A - Z Z ISOTOPES Nombre de protons Nombre d’électrons
Masse des particules élémentaires Proton = 1,6721 . 10-27 kg mp = 1,00728 u Neutron = 1,6744 . 10-27 kg mn = 1,00866 u Electron = 9,13 . 10-31 kg me = 0,00055 u masse: u (unité de masse atomique) 1 u = 1,6605655 . 10-27 kg (1 u = 1 douzième de la masse de l’atome 12C dans son état fondamental) On remarque que mp mn 1 u
Les éléments chimiques Le N° atomique est le nombre d’électrons Masse atomique 1 1,0 Symbole Nom Hydrogène Le N° atomique est le nombre d’électrons
X A A Z A est le nombre de masse Il donne beaucoup d’indications : - Il donne le nombre de nucléons - Il donne en grammes, la masse d’une mole d’atomes - Il donne la masse approximative d’un atome - Il donne la masse exacte d’un atome quand il est suivi de plusieurs décimales
MDeutérium = MThéorique - DM - Dm Où est la masse perdue ? 1 proton 1 neutron 1 électron MH2 = mp + mn + me Théoriquement Réellement MH2 < Mthéo. MDeutérium = MThéorique - DM - Dm DM = Défaut de masse atomique négligeable Dm = Défaut de masse nucléaire
MAtome = MThéorique - Dm Où est la masse perdue ? De façon générale MAtome = MThéorique - Dm MAtome = Z . mp + (A-Z) . mn + Z . me - Dm mnoyau = MAtome - Z . me - DM mnoyau = Z . mp + (A-Z) . mn - Dm Matome = Z . mp + (A-Z) . mn + Z . me - Dm
Equivalence Masse/Energie Einstein (1915) Où est la masse perdue ? Equivalence Masse/Energie Einstein (1915) Toute masse correspond à une énergie E = Dm . c² Cette énergie est utilisée pour "lier" les nucléons Energie de liaison (EL) Pour "casser" le noyau, il faut une énergie au moins égale à EL
Energie de liaison par nucléons Pour pouvoir comparer : EL/A Pour le Deutérium Dm = 0,0024 u EL = 2,23 MeV EL/A = 1,12 MeV
Pourquoi des neutrons ? EL/A = 2,58 MeV EL/A = 7,07 MeV Il faut suffisamment de neutrons Stables EL/A = 7,07 MeV MAIS PAS TROP !
Stabilité des noyaux EL/A (MeV) Stabilité 1H 2H 3He 3He 2H 1H Nucléons
Stabilité des noyaux EL/A Stabilité 4He 2H 4He p 3H 3H 2H Nucléons
Stabilité des noyaux EL/A Stabilité 4He 4He 6Li 6Li 2H 2H Nucléons
Stabilité des noyaux EL/A Stabilité 16O 12C FUSION Nucléons
FISSION Stabilité des noyaux EL/A Stabilité Zone des noyaux 56Fe Zone des noyaux très stables 235U Que deviennent les noyaux non stables ? FISSION Ils vont se transformer On les dit radioactifs Nucléons Radioactivité des atomes lourds = diminution de masse
Forme du noyau : globalement, une sphère Dimensions 10-18 m 10-15 m 10-15 à 10-14 m 10-10 m Forme du noyau : globalement, une sphère Rayon : R = R0 . A1/3 R0 = 1,3 . 10-15 m