Rappels : L’équation stœchiométrique d’une réaction nucléaire doit tenir compte a la fois de la masse et des charges. Compte tenu de la convention d’écriture (X : symbole de l’élément, A : nombre de masse, Z : numéro atomique), il convient donc d’assurer, entre les deux membres de l’equation stœchiométrique, l’égalité de la somme des termes A (conservation du nombre de nucléons) et aussi l’égalité de la somme des termes Z (conservation de la charge électrique).

A représente le nombre de nucléons ; c’est donc un nombre positif A représente le nombre de nucléons ; c’est donc un nombre positif. Il vaut zéro pour l’électron et le positron. Z représente la charge électrique, exprimée en unité de charge élémentaire, du noyau ou de la particule élémentaire considérée. Dans le cas d’un noyau, Z est égal au nombre de protons qu’il contient. Pour une particule élémentaire Z peut être positif, négatif ou nul. Les particules susceptibles de participer aux réactions nucléaires, dans le premier ou le second membre, sont les suivantes :

Particule Symboles usuels Neutron 𝟎 𝟏 𝐧 ou 𝐧 Proton 𝟏 𝟏 𝒑 ou p ou 𝟏 𝟏 𝑯 Deutéron (Noyau du deutérium 𝟏 𝟐 𝒅 ou d ou 𝟏 𝟐 𝑯 Particule α (noyau d’hélium) 𝟐 𝟒 α ou α ou 𝟐 𝟒 𝑯𝒆 Electron −𝟏 𝟎 𝒆 ou 𝒆 −𝟏 ou β −𝟏 Positron (électron positif) +𝟏 𝟎 𝒆 ou 𝒆 + ou β +

Dans les exemples proposés, le terme manquant est identifiable par les valeurs de A et de Z le concernant, obtenues par différence algébrique entre la somme des valeurs indiquées dans le premier membre, et celle des valeurs indiquées dans le second membre (compte tenu éventuellement des nombres stœchiométriques).

Z permet de trouver la nature de l’élément correspondant, et son symbole, dans le tableau de la classification périodique, Dans la représentation symbolique d’un nucléide, le symbole X et la valeur de Z font double emploi, On peut donc omettre d’indiquer Z, sans qu’une information soit perdue. Par contre, la valeur de A est indispensable pour identifier le nucléide (isotope) dont il s’agit des nombres stœchiométriques). Lorsque ce terme manquant n’est pas une particule mais un noyau (un nucléide), la valeur de Z permet de trouver la nature de l’élément correspondant, et son symbole, dans le tableau de la classification périodique,

Il s’agit d’un électron e– la particule à identifier est donc 2041Ca pour le nombre de masse A, la somme dans le premier membre est 58 + (2 ×1) =60 ; le terme à identifier a donc une masse nulle (60 – 60 = 0). Pour Z, la somme dans le premier membre est 26 + (2x0) =26 ; la particule à identifier doit donc porter une charge – 1. (26 – 27 = –1). Il s’agit d’un électron e– pour le nombre de masse A, la somme dans le premier membre est 40 + 2 =42. Pour Z, la somme dans le premier membre est 21; la particule à identifier est donc 2041Ca

la particule à identifier est donc 𝟎 𝟏 𝐧 pour le nombre de masse A, la somme dans le second membre est 60 + 1 =61. Pour Z, la somme dans le second membre est 28; la particule à identifier est donc 𝟎 𝟏 𝐧 pour le nombre de masse A, la somme dans le premier membre est 242 + 4 =246. Pour Z, la somme dans le premier membre est 98; la particule à identifier est donc 𝟗𝟖 𝟐𝟒𝟓 𝐂𝐟

la particule à identifier est donc 𝟏𝟒 𝟑𝟎 𝐒𝐢 pour le nombre de masse A dans le premier membre est 30. Z dans le premier membre est 15; la particule à identifier est donc 𝟏𝟒 𝟑𝟎 𝐒𝐢 pour le nombre de masse A, la somme dans le premier membre est 235 + 1 =236. Pour Z, la somme dans le premier membre est 92; la particule à identifier a 𝐝𝐨𝐧𝐜 𝐩𝐨𝐮𝐫 𝐯𝐚𝐥𝐞𝐮𝐫 𝐝𝐞 𝐙:(𝟗𝟐−𝟓𝟔=36) Et pour A = 236-144= 92) 𝟑𝟔 𝟗𝟐 𝐊𝐫

La particule à identifier a 𝐝𝐨𝐧𝐜 𝐩𝐨𝐮𝐫 𝐯𝐚𝐥𝐞𝐮𝐫 𝟏 𝟏 𝒑 pour le nombre de masse A, la somme dans le premier membre est 35 + 1 =36. Pour Z, ( 1735Cl, 1635S) La particule à identifier a 𝐝𝐨𝐧𝐜 𝐩𝐨𝐮𝐫 𝐯𝐚𝐥𝐞𝐮𝐫 𝟏 𝟏 𝒑

Exercice II On représente souvent les réactions nucléaires de façon symbolique, en utilisant l’écriture qui est employée dans cet énoncé. Mais, mise à part la nécessité de connaître la signification de cette représentation symbolique, la réponse se trouve exactement de la même manière que dans l’exercice précèdent. • En tête, se trouve indiqué le nucléide auquel est appliquée la réaction. • Le premier des deux symboles placés entre parenthèses indique la nature de la particule qui réagit, dans le premier membre de l’équation stœchiométrique, avec ce nucléide. • Le second de ces symboles indique la particule qui est rejetée, et qui figure dans le second membre de l’équation stœchiométrique avec le nouveau nucléide, dont la nature est précisément à déterminer.

: 9Be,(d,n) La représentation symbolique utilisée peut se traduire par : 49Be + 12d = ….. + 01n et l’on trouve alors facilement que cette réaction donne 510B. b): 25Mg(α,p) La représentation symbolique utilisée peut se traduire par : 1225Mg + 𝟐 𝟒 α = ….. + 𝟏 𝟏 𝒑 et l’on trouve alors facilement que cette réaction donne 1328Al. c): 63Cu(p,n) La représentation symbolique utilisée peut se traduire par : 2963Cu + 𝟏 𝟏 𝒑 = ….. + 𝟎 𝟏 𝐧 et l’on trouve alors facilement que cette réaction donne 3063Zn.

d): 14N(n,p) La représentation symbolique utilisée peut se traduire par : 714N + 𝟎 𝟏 𝐧 = ….. + 𝟏 𝟏 𝒑 et l’on trouve alors facilement que cette réaction donne 614 C. e): 241Am(α,2n) La représentation symbolique utilisée peut se traduire par : 95241Am + 𝟐 𝟒 α = ….. +2 𝟎 𝟏 𝐧 et l’on trouve alors facilement que cette réaction donne 97243Bk. e): 19F(p,α) La représentation symbolique utilisée peut se traduire par : 919F + 𝟏 𝟏 𝒑 = ….. + 𝟐 𝟒 α et l’on trouve alors facilement que cette réaction donne 816O.

Exercice III (Examen Janvier 2015) Compléter l’équation stœchiométrique suivante : On notera X l’élément chimique obtenu lors de cette réaction. b) De quel type de réaction nucléaire s’agit-il ? c) Calculer l’énergie, en joule, émise lors de cette réaction (pour un atome d’uranium 235) et en déduire l’énergie émise par 10 g de Données: Le nombre d’Avogadro N=6,02 1023mole-1 ; la masse du neutron : mn=1.6747.10-27Kg.

la particule à identifier a 𝐝𝐨𝐧𝐜 𝐩𝐨𝐮𝐫 𝐯𝐚𝐥𝐞𝐮𝐫 𝐝𝐞 𝐙:(𝟗𝟐−𝟓𝟔=36) pour le nombre de masse A, la somme dans le premier membre est 235 + 1 =236. Pour Z, la somme dans le premier membre est 92; la particule à identifier a 𝐝𝐨𝐧𝐜 𝐩𝐨𝐮𝐫 𝐯𝐚𝐥𝐞𝐮𝐫 𝐝𝐞 𝐙:(𝟗𝟐−𝟓𝟔=36) Et pour A = 235-143= 92) 𝟑𝟔 𝟗𝟐 𝐗 𝟑𝟔 𝟗𝟐 𝐗 b- C’est une Réaction de fission Les atomes de nombre de masse très élevés, lorsque ils sont bombardés par des neutrons peuvent subir une cassure conduisant a des atomes plus légers et a des neutrons.

c) Calcul de l’énergie, en joule, émise lors de cette réaction (pour un atome d’uranium 235) L’énergie mise en jeu par un atome : E = m.C2 m= (142.10-3/N) + (92.10-3/N) + 2(1,6747.10-27)- (235.10-3/N) – (1,6747.10-27) m=1.357.10-29 Kg  E = m.C2= 1.357.10-29(3.108)2=1.22.10-12J/atome L’énergie mise en jeu par une mole de U E=1.22.10-12 x N= 1.22.10-12 x 6.02.1023= 7.341.1011J/mole L’énergie mise en jeu par un gramme de U E= 7.341.1011/235= 3.12.109 J/g L’énergie mise en jeu par 10 grammes de U est : E= 3.12.109 X10=3.12.1010 J