RADIOACTIVITE On connaît à ce jour 118 éléments chimiques. Les éléments présentent un grand nombre d’isotopes : si certains (environ 300) sont stables ou quasi stables, la grande majorité d’entre eux sont instables et considérés comme radioactifs (environ 3 000). Un noyau est dit radioactif s’il peut se désintégrer spontanément en libérant une particule et de l’énergie. Cette désintégration s’effectue aléatoirement dans le temps. Lors d’une désintégration, il y a entre le noyau père et le(s) noyau(x) fils : conservation du nombre de charges électriques Z conservation du nombre de masse A. Ces lois de conservations sont appelées lois de Soddy. Lors de sa désintégration, le noyau peut émettre différentes particules qui dépendent de son instabilité. ➢ Radioactivité α : Elle concerne les noyaux instables très lourds (excès de nucléons). Lors de cette désintégration, il y a émission d’un noyau d’hélium, appelé particule α : X : A / Z -> Y (A-4 /Z-2) + He (4 / 2) ➢ Radioactivité β-: Les noyaux instables possédant un excès de neutrons se désintègrent en libérant un électron : X : A / Z -> Y (A /Z+1) + e- (0 / -1) ➢ Radioactivité β+ : Les noyaux instables possédant un excès de protons se désintègrent en libérant un positon : X : A / Z -> Y (A /Z-1) + e (0 / 1) ➢ Radioactivité γ : Après la désintégration d’un noyau radioactif α ou β, le noyau obtenu se trouve généralement dans un état excité. Pour gagner en stabilité, ce noyau émet un photon de très grande énergie X*(A / Z) -> X(A / Z) + γ LOI DE DESINTEGRATION - Activité d’un échantillon : L’activité A d’un échantillon est le nombre désintégration par seconde dans cet échantillon. Elle se mesure en becquerel (1 Bq =1 désintégration.s-1 ). L’activité instantanée d’un échantillon est donc : A(t)= −dN(t)/dt où N(t) est le nombre de noyau. Le signe (-) est lié au nombre de noyau radioactif qui diminue. - Loi de désintégration radioactive : La désintégration d’un noyau radioactif est un phénomène aléatoire. Bien que la désintégration d’un noyau ne soit pas prévisible, on peut prévoir l’évolution de la quantité de noyaux radioactifs dans un grand échantillon par la relation : A(t)= λ×N(t) avec : λ la constante de radioactivité en s-1 (cette constante est liée à la probabilité de désintégration), elle dépend de l’échantillon et N(t) est le nombre de noyau à la date t. A t = 0 s, on considère un échantillon contenant N0 noyaux. Ainsi, on peut écrire à partir des relations de l’activité : A(t)= −dN(t)/dt = λ×N(t) (dN(t)/dt)+λ×N(t)=0 Solution generale : N(t)=K×exp(−λ×t) K=N0 (conditions initiales) N(t)=N0×exp(−λ×t) Le temps de demi-vie est la durée au bout de laquelle l’activité et le nombre de noyaux radioactifs ont diminué de moitié, c’est à dire N(t)=N0/2 On remplace dans la solution trouvée. N0/2 = N0×exp(−λ×t) 1/2 = exp(−λ×t) ln(1/2) = −λ×t -ln(2) = −λ×t t1/2 = ln(2)/λ