La radioactivité - Fiche de cours 🧪- Sherpas

A la fin de ton année de Seconde, tu as fait le choix de la physique-chimie. Résultat, en Première, tu fais la rencontre de la radioactivité. Ce mot peut te sembler impressionnant puisque les conséquences de ce phénomène peuvent être importantes. Mais pas de panique ! Tu ne risques pas de manipuler la radioactivité au lycée, mais plutôt l’étudier pour comprendre ce phénomène. C’est justement ce qu’on va t’aider à faire avec cette fiche. C’est parti ! 🚀

Et si tu rencontre des difficultés en manipulant les notions de radioactivité ? Un cours de soutien en physique–chimie pourrait être la solution à tes problèmes. 📚

Qu’est-ce que la radioactivité ?

💡 Définition

La radioactivité correspond à l’ensemble des transformations spontanées des noyaux des atomes instables.

Les noyaux instables vont devenir stables tout en émettant des rayonnements. D’où le mot radioactivité. 😯

👉 On parle de spontanéité car cette réaction n’a pas besoin d’un apport d’énergie extérieur pour fonctionner. En revanche, ce n’est pas le cas de la réaction de fusion ou de la fission.

👉 La fission nucléaire est le processus qui divise un atome lourd en deux atomes légers.

👉 La fusion nucléaire est le processus inverse. C’est-à-dire, qui fusionne deux atomes légers pour en faire un atome lourd.

La radioactivité a été découverte – un peu par hasard – par un physicien français 🇨🇵 (cocorico) : Henri Becquerel en 1896. Comment a-t-il réussi ? En plaçant simplement des sels d’uranium dans un tiroir à l’abri de la lumière du soleil. 😅

De cette expérience qu’il mène par hasard, il en conclut que l’uranium :

👉 Émet naturellement un rayonnement qui lui est propre

👉 L’intensité de ce rayonnement persiste dans le temps

C’est comme ça que la radioactivité naturelle a été découverte !

💡 Pour info

On vient de préciser qu’il s’agissait de la radioactivité naturelle. Parce que oui, il existe aussi la radioactivité artificielle. 😯

On différencie la radioactivité naturelle de la radioactivité artificielle par l’origine de sa désintégration.

👉 Si la désintégration est spontanée, elle est considérée comme naturelle.

👉 Si la désintégration est causée par une réaction nucléaire, on considère qu’elle est artificielle.

👉 La radioactivité artificielle a été découverte par Frédéric et Irène Joliot Curie. Il s’agit de la fille de Pierre et Marie Curie et de son mari. Quelle famille ! 👪

Notation d’un élément 🔠

Avec la radioactivité, on manipule beaucoup les éléments. C’est pourquoi, on a décidé de te faire un petit rappel sur la notation scientifique d’un élément. ✨

Dans la case d’un élément on trouve :

Le symbole chimique de l’élément : toujours situé au centre de la case
Le numéro atomique : situé la majorité du temps en haut à gauche
La masse atomique : situé en haut du côté opposé au numéro atomique
Le nom de l’élément : en bas de chaque case, le nom de l’élément est écrit en entier

La désintégration radioactive

💡 La désintégration

La désintégration radioactive est un phénomène aléatoire. Il est impossible de prévoir lorsqu’un noyau instable va subir une désintégration. Lors d’une désintégration radioactive, la formation d’un nouveau noyau est accompagnée de l’émission d’une autre particule. Il en existe 3 types.

1️⃣ La radioactivité alpha

La radioactivité alpha, également appelée désintégration alpha, se produit lorsqu’un atome perd des protons et des neutrons. Cette perte entraîne l’émission d’un noyau d’hélium aussi appelé particule alpha ou particule a. Le noyau d’hélium émis est constitué de deux protons et de deux neutrons. La portée des particules alpha est des quelques centimètres et elles peuvent être arrêtées par une feuille de papier. Par contre, les périodes de désintégration alpha sont souvent longues. ✨

2️⃣ La radioactivité bêta

La radioactivité bêta, aussi appelée désintégration bêta se produit lorsqu’un neutron se transforme en un proton ou inversement. Cette transformation entraîne souvent l’émission d’un électron. La portée des particules est encore une fois très courte et elles sont arrêtables avec une feuille d’aluminium. A l’inverse de la désintégration alpha, les périodes de désintégration bêta sont extrêmement courtes. ✨

3️⃣ La radioactivité gamma

Le rayonnement gamma, aussi appelé désintégration gamma se caractérise par l’émission d’un rayonnement électromagnétique. Ce rayonnement électromagnétique entraîne une émission de photons. Les rayonnements gamma sont extrêmement persistants, plusieurs couches de bétons sont nécessaires pour les arrêter. ✨

💡 Point vocabulaire

Pendant qu’on te parlait de désintégration, on employait les mots photons, protons, neutrons ou encore électrons. Pour que ce soit bien clair, on te définit tous ces termes. 😁

Pour rappel, un atome contient un noyau au centre et des électrons qui gravitent autour. Dans le noyau, on trouve les nucléons.

👉 Les nucléons : est le terme qui désigne les protons et les neutrons présents dans le noyau de l’atome.

👉 Les protons : ils sont présents dans le noyau et sont chargés positivement.

👉 Les neutrons : ils sont présents dans le noyau mais n’ont pas de charge électrique. On dit qu’ils sont électriquement neutres.

👉 Les électrons : les électrons sont à l’extérieur du noyau. Ils ont une charge négative. Un atome contient autant de protons que d’électrons. Comme ça, l’atome est électriquement neutre.

👉 Les photons : ce sont les particules qui composent la lumière. Ils sont aussi présents dans les ondes électromagnétiques.

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L’activité radioactive

💡 Définition

L’activité radioactive se définit comme le nombre de désintégrations par seconde. Pour la calculer, tu peux utiliser la formule suivante :

A = nombre moyen de désintégrations / la durée de comptage.

La durée de comptage s’exprime en seconde (s).
L’activité s’exprime en Becquerel (Bq).

👉 1 becquerel est égal à une désintégration par seconde.

Calcule de l’activité radioactive :

Une source radioactive réalise en moyenne 280 désintégrations en 5 secondes. Pour trouver son activité, on utilise la formule : A = nombre moyen de désintégrations / la durée de comptage

Donc : A = 280 / 5

A = 56.
L’activité de cette source radioactive est de 56 Bq.

💡 Pour info

L’activité radioactive dépend de plusieurs facteurs. On peut te citer :

👉 La nature de la source radioactive

👉 Le temps

👉 La masse

👉 La distance de la source

La radioactivité dans la vie

La radioactivité est l’une des plus grandes découvertes scientifiques du XIXᵉ siècle. Par contre, elle peut être extrêmement dangereuse. 😱

Un danger pour la santé 🧬

S’exposer à la radioactivité peut avoir des effets sur la santé et provoquer des maladies comme le cancer.

Même si la durée d’exposition est courte, si la quantité de radiation reçue est importante, les risques de développer un cancer sont grands.

C’est la même chose dans la situation inverse, si la durée d’exposition est longue mais que la quantité est faible, les risques de développer une maladie sont aussi élevés.

👉 Marie Curie est décédée d’un cancer après avoir été exposée trop longtemps au radium.

L’énergie radioactive dangereuse ☢️

La radioactivité n’est pas uniquement dangereuse pour son impact sur la santé. Son exploitation dans la création d’énergie nucléaire l’est tout autant.

Le meilleur exemple que l’on puisse te citer est celui de la centrale nucléaire de Tchernobyl. En 1986, l’un des réacteurs de la centrale explose au cours d’un test. La déflagration est importante et les particules radioactives dégagées par l’explosion sont omniprésentes dans la zone. Pour éviter les effets secondaires, les villes et les villages aux alentours de la centrale ont dû être abandonnés et la population a dû fuir.

Si tu souhaites découvrir en détail les évènements qui ont conduit à la catastrophe de Tchernobyl, tu peux regarder la série du même nom. On te met la bande-annonce en lien ! 😉

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Les bienfaits de la radioactivité ✨

Maintenant qu’on a abordé les dangers de la radioactivité, il faut aussi parler de tout le bien qui en découle.

Dans la médecine 🧬

La médecine profite notamment des bienfaits de la radioactivité. En effet, depuis la découverte de la radioactivité artificielle, il est maintenant possible de créer à volonté des atomes radioactifs. Ainsi, il est possible de faire des analyses médicales. ✨

👉 Utiliser les techniques de scintigraphies ou de tomographies pour détecter les cancers.

👉 Soigner les cancers en utilisant la radiothérapie. Cette méthode s’appuie sur le rayonnement des radionucléides pour détruire les cellules cancéreuses. 😍

Pour la terre 🌍

Tu vas peut-être le découvrir mais la radioactivité est utilisée par les géologues. Elle a notamment permis de déterminer l’âge de la Terre ! Elle est aussi très utilisée pour prévenir les séismes, les tremblements de terre, les éruptions volcaniques ou encore suivre la trace des courants océaniques. 🌊

La création d’énergie nucléaire ☢️

Bon, ça peut paraître un peu étonnant qu’on place ça la après la catastrophe de Tchernobyl mais l’énergie produite par certains atomes radioactifs peut s’avérer très utile. En France, les atomes radioactifs d’uranium et de plutonium sont utilisés pour produire notre électricité en utilisant la fission nucléaire. Lorsqu’elle est bien manipulée, l’énergie nucléaire est très efficace.

Notre fiche de cours sur la radioactivité est maintenant terminée, alors si les derniers paragraphes t’ont un peu stressé, encore une fois, pas d’inquiétude. Au lycée, l’objectif est de découvrir cette notion plutôt que de la manipuler ! Laisse-nous un commentaire si l’article a pu t’aider. 😉

Et si la complexité de la désintégration radioactive te laisse perplexe, n’hésite pas à explorer nos cours particuliers de physique–chimie en ligne pour éclaircir tes doutes ! 🧪