Qu’est-ce qui maintient le noyau ?
Les protons d’un noyau sont tous positifs, donc ils se repoussent. Pourtant, le noyau ne se brise pas, car la force nucléaire lie les protons et les neutrons entre eux. Cette force agit à très courte distance et elle est beaucoup plus forte que la répulsion électrique. Les neutrons n’ont pas de charge : ils n’ajoutent aucune répulsion, mais ils ajoutent de la force nucléaire.
C’est pourquoi le rapport entre protons et neutrons compte. Dans les éléments légers, les deux nombres sont proches : 6 et 6 dans le carbone 12, 7 et 7 dans l’azote 14. Les éléments lourds ont plus de neutrons : le fer 56 a 26 protons et 30 neutrons.
Pourquoi les noyaux se désintègrent-ils ?
Un noyau dont le rapport est déséquilibré est instable et se désintègre avec le temps.
| Désintégration | Ce qui se passe dans le noyau | Protons | Neutrons | Nombre de masse |
|---|---|---|---|---|
| β⁻ | Un neutron devient un proton, et un électron est émis | +1 | −1 | Inchangé |
| β⁺ | Un proton devient un neutron, et un positon est émis | −1 | +1 | Inchangé |
| Émission de proton | Un proton quitte le noyau | −1 | 0 | −1 |
| Émission de neutron | Un neutron quitte le noyau | 0 | −1 | −1 |
Par exemple, le carbone 14 devient de l’azote 14 par désintégration β⁻. Sa demi-vie est de 5730 ans, c’est pourquoi on l’utilise pour trouver l’âge du bois et des os anciens. L’oxygène 15 devient de l’azote 15 par désintégration β⁺.
Construis ton noyau dans l’application Nalukh chem
Ajoute des protons et des neutrons et regarde sur la carte si le noyau est stable. Ce simulateur fait partie de l’accès complet. Le téléchargement est gratuit. Sans compte, tu as accès à 2 chapitres et 5 simulateurs.
Comment utiliser le simulateur ?
- Construis le noyau avec les boutons + et − des lignes Proton et Neutron du panneau du bas. Le simulateur démarre sur le carbone 12. Tu peux aller jusqu’à 10 protons et 12 neutrons.
- La partie gauche montre une image du noyau, le nom de l’élément et le nombre de masse. S’il y a 0 proton, elle indique Pas de noyau.
- Lis l’étiquette sous l’image : Stable, Désintégration β⁻, Désintégration β⁺, Émission de proton ou Émission de neutron.
- Regarde la carte des nucléides à droite. L’axe horizontal N est le nombre de neutrons, et l’axe vertical Z est le nombre de protons. Les cases bleu foncé sont des noyaux stables, et les autres couleurs indiquent le type de désintégration. Le cadre orange marque ton noyau.
Exercices à essayer dans le simulateur
- Le simulateur ne montre pas la désintégration tout seul, alors fais-la à la main. Règle 6 protons et 8 neutrons : c’est le carbone 14, Désintégration β⁻. Retire un neutron et ajoute un proton. Tu obtiens l’azote 14, et l’étiquette passe à Stable.
- Règle 6 protons et 5 neutrons : c’est le carbone 11, Désintégration β⁺. Retire un proton et ajoute un neutron. Tu obtiens le bore 11, et l’étiquette passe à Stable.
- Compte les cases bleu foncé sur la carte. Les 10 premiers éléments ont 20 noyaux stables.
- Un noyau avec autant de protons que de neutrons est-il toujours stable ? Règle 4 protons et 4 neutrons pour vérifier. Le béryllium 8 est instable.
