THEME 1. UNE LONGUE HISTOIRE DE LA MATIERE
CHAP 1. LES ELEMENTS CHIMIQUES
Ex 2
Ex 3
Réactions nucléaires Ex 4 Compléter les équations suivantes
a b c
d
f Ex 5
nucléaires.
Ex 7
La radioactivité, un outil du géologue Découper et coller le document donné en Annexe.Lors d’explosions récentes en Auvergne, des forêts ont été enfouies sous les cendres. On peut aujourd’hui dater ces éruptions en déter- minant la proportion résiduelle de carbone 14 dans les bois fossili- sés.
1°) Indiquer ce que représentent les axes.
2°) Déterminer graphiquement la demi-vie de l’élément radioactif.
3°) Déterminer graphiquement l’âge des éruptions volcaniques sur les différents sites.
Ex 8
Datation mammouth (A faire à la maison - corrigé en vidéo) Découper et coller le document donné en Annexe.On analyse les ossements d’un mammouth qui sont esposés dans un musée. On détermine que le rapport carbone 14/carbone 12 a diminué de 35% depuis la mort du mammouth.
1°) A l’aide de la courbe de décroissance radioactive, déterminer la valeur du rapport carbone 14/ carbone 12 initial que l’on notera Ri. Il correspond à la valeur du rapport R au moment de la mort du mam- mouth.
2°) En déduire la valeur du rapport carbone 14/ carbone 12 actuel que l’on notera Rf. C’est la valeur mesurée lors de l’analyse des osse- ments.
3°) A l’aide de la courbe de décroissance radioactive, déteriminer la durée en années séparant la mort de l’animal de la période actuelle.
4°) A l’aidevd’une recherche proposer le nom probable de l’espèce de mammouth.
3374
As
7432Ge
+e
1122Na
....22Ne
++1....e
b Quelle relation lie ces deux noyaux de Cobalt ? Justifier votre réponse
Quels sont les noyaux isotopes ?
(A la maison)
(A la maison)
Ex 6
(A la maison)1°) Compléter les réactions nucléaires suivantes. Aidez vous d’un tableau périodique pour identifier les symboles chimiques des éléments.
11
H
+ 63Li
45Be
+..
10n
2°) Identifier la (ou les) réction(s) de fission, en justifiant en donnant la définition d’une réaction de fission. De même pour la fusion.
Ex 1
Composition d’un noyau
83210
Bi
21084Po
+ 23090Th
+24He
218 8 6
Rn +
4 2
He
218
8 6
Rn
8 7218Fr +
Ex 9
Géochronologie: datation d’une roche.Découper et coller le document donné en Annexe.
La détermination à l’Uranium-Plomb a permis de déterminer assez précisèment l’âge de la Terre.
Le noyau d’Uranium 238, naturellement radioactif, se transforme en un noyau de plomb 206 stable, par une série de désintégrations suc- cessives.
Dans la première étape, un noyau d’uranium 23892U se transforme en un noyau fils de thorium Th accompagné par l’émission d’une parti- cule 42He.
1°) Qu’est-ce qu’un noyau radioactif ? 2°) Ecrire l’équation de la réaction nucléaire.
On considère la courbe de décroissance radioactive du nombre NU(t) de noyaux radioactifs 238 dans un échantillon de roche ancienne.
3°) Indiquer la quantité unitiale NU(0) de noyaux d’uranium.
4°) Définir et déterminer graphiquement le temps de demi- vie T de l’uranium 238.
5°) Déterminer le nombre de noyau d’uranium 238 qui restent dans la roche à la date t = 1,5 milliards d’années.
On a constaté que les minéraux d’une même couche géologique, donc du même âge, contiennent de l’uranium 238 et du plomb 206 en proportions remarquablement constantes. Pour simplifier on ne con- sidérera que le couple:
238
92U 20682Pb.
Si on mesure la quanité de plomb 206 dans un échantillon de roche ancienne, en considérant qu’il n’y en avait pas initialement, on peut déterminer l’âge du minéral à partir de la courbe de décroissance radioactive du nombre d’uranium 238.
La quantité de plomb mesurée dans la roche est NPb(terre) = 1,5 x 1012 atomes.
6°) Déterminer l’âge de la Terre.
Ex 10
Un usage médical de la radioactivitéOn mesure le débit sanguin cérébral d’un patient en lui injectant du sérum marqué à l’oxygène 158O. Les radiations produites par les dé- sintégrations sont suivies par une gamma-caméra qui reconstitue l’image du cerveau.
Le volume V d’une injection de 5 cm3 contient un nombre de noyaux radioactifs, N0 = 6,41 x 109 noyaux radioactifs.
1°) Déterminer le nombre de noyaux radioactifs présents au bout de 2 min.
Le temps de demi-vie de 158O est égal à 2 min.
On considère qu’une nouvelle injection est possible dès que le nom- bre de noyaux radioactifs a été divisé par 1 000.
2°) Indiquer au bout de combien de temps on pourra renouveler celle-ci.
Ex 11
Concentration en Radon (Corrigé en vidéo)Pour mesurer la concentration en radon dans une pièce, on prélève 120 mL d’air qu’on place dans une fiole où l’on a préalablement réalisé un vide partiel. La fiole est ensuite placée dans un détecteur qui compte le nombre total nd de désingrations qu’on attibuera au seul radon 222. La durée de chaque comptage est t = 500 s.
1. La première msure donne un nombre de désintégrations nd = 68 désintégrations pendant t. On recommence aussitôt sur une autre mesure, le résultat est nd = 78 désintégrations. Quel caractère de la désintégration radioactive est responsabe de cet écart ?
2. On poursuit les mesures sur plusieurs jours, toujours avec la même durée de comptage, et les résultats sont les suivants.
nd 73 59 51 41 36 30 23 20 16
date
jours 0 1 2 3 4 5 6 7 8
Decroissance radioactive
Tracez la courbe donnant nd = f(t).
3. Déterminez, à l’aide du graphique, le demi-vie t1/2 du radon 222.
4. La durée de comptage t est-elle adaptée à l’étude du radon 222 ? Justifiez.
5. La concentration en radon 222 dans la pièce où l’on a effectué le prélèvement est-elle dangereuse ? Le seuil de précaution est de 400 désintégrations.s-1.m-3 et le seuil d’alerte de 1 000 désintégrations.s-1.m-3.
