Comment savoir si l'atome est excédentaire en protons par rapport à la vallée de stabilité?

[PASSofia]

Salut,

Je n'arrive pas à comprendre comment savoir si un atome est excédentaire en protons/neutrons par rapport à la vallée de stabilité. 

J'ai cette exemple là avec l'item B qui est vrai, alors que (si je me trompe pas) 68-32=36 donc 36 neutrons>32 protons donc les protons sont pas en excès. 

 

[Al'âne]

hello !! 

pour ce qcm ne penses pas forcément avec calcul, c'est de la logique, je t'explique : 

si tu regarde ton germanium se décompose en 270 jours en gallium 68

et pour faire ça, on voit bien que il va perdre un chiffre du bas (on rappel que ce qui est en haut = nucleon (protons + neutrons) et en bas seulement protons. 

Ici tu vois bien que il va perdre un proton pour passer en Gallium vue qu'il passe de 32 protons a 31 en tant que gallium c'est pour ça qu'on dit qu'il est excédentaire car il va vouloir libérer un proton, ce qu'un atome de la vallée de la stabilité ne ferait pas vue qu'il est "stable", ici ça nous prouve donc qu'il est excédentaire en cherchant à se libérer d'un proton afin de se rapprocher de la vallée de la stabilité 

 

Dis moi si c'est plus clair pour toi, bon courage pour tes révisions !!! 

[PASSofia]

D'aaaccord donc pas besoin de calcul, oui c'est bon c'est très clair merci beaucoup!

[Arthur.dgr]

Alors enfaite pour voir si tu as un excédent en proton ou en neutron il faut surtout regarder les schéma qu'ils te mettent avec je vais te montrer pour soit un excédent en proton ou un excédent en neutron.

 

Excédent en proton :

 

Ton graphique aura cette forme 

Ici tu as le graphique d'une transformation BETA + donc tu as une transformation d'un proton en neutron, il y a donc un excédent en proton

 

Excédent en neutron :

 

Ton graphique aura cette forme 

Ici tu auras une transformation BETA -    il y a donc un neutron qui se transforme en proton donc tu avais un excédent en neutron

 

 

Je sais pas si tout est juste ( si qq peut confirmer) mais il me semble que c'est ça

[Al'âne]

il y a 17 minutes, Arthur.dgr a dit :

Alors enfaite pour voir si tu as un excédent en proton ou en neutron il faut surtout regarder les schéma qu'ils te mettent avec je vais te montrer pour soit un excédent en proton ou un excédent en neutron.

 

Excédent en proton :

 

Ton graphique aura cette forme 

Ici tu as le graphique d'une transformation BETA + donc tu as une transformation d'un proton en neutron, il y a donc un excédent en proton

 

Excédent en neutron :

 

Ton graphique aura cette forme 

Ici tu auras une transformation BETA -    il y a donc un neutron qui se transforme en proton donc tu avais un excédent en neutron

 

 

Je sais pas si tout est juste ( si qq peut confirmer) mais il me semble que c'est ça

ton explication est bonne mais faut que tu fasse gaffe avec le 1,022 parce que la si tu regarde dans cet exemple ce n'est pas possible, 275,02 - 1,022 ≠ 274,92.

C'est parce qu'il y a aussi la possibilité de la CE (capture éléctronique). Si l'on a pas une énergie de 1.022 MeV, alors il y aura conversion externe, aussi appelée capture électronique.. Dans ce cas là, le noyau va venir chercher un électron d'une couche profonde qui réagit avec un proton et le transforme en neutron avec émission d'un neutrino. On a donc un A' identique à A comme le proton est transformé en neutron, mais Z' sera égal à Z-1. De plus, il va manquer un électron comme il a été consommé durant la réaction. (vous allez le voir si ce n'est pas déjà le cas)

 

C'est donc pour ça qu'il vaut mieux se focaliser sur ce qui est libéré sur cette question et pas forcément sur la forme, 

Par contre attention, on peut te demander après si il perd son proton par CE ou par Beta + et la avec le calcul du 1,022 - l'énergie de ton élément tu es sensé trouver, on voit bien ici que si on faisait se calcul on trouve 273,998 ce qui n'est pas le cas ici dans notre exercice, ça ne peut pas être une beta +

pour ton item B @PASSofia le calcul n'était pas obligatoire mais si on te demande la forme la tu devras forcément raisonner par calcul.

j'espère que c'est plus clair pour vous deux 

bon courage ça va le faire !!

Edited October 10, 2023 by Al'âne

[YannickCouNiTat]

Coucou @PASSofia et @Arthur.dgr ! Je rebondis sur ce qu'à dit @Al'âne pour juste vous donner une petite méthode qui vous aidera systématiquement pour résoudre ce genre de QCMs. Comme il vous a été expliqué, on va surtout raisonner de façon logique à ces items, selon la façon suivante :

 

 

Le plus important, c'est d'établir le "profil de dégradation" des noyaux qu'on te donne, c'est à dire de déterminer dans quels sens tes espèces radioactives vont réagir. Pour cela, il suffit de s'intéresser à l'énergie de masse associée à chacun de tes atomes (3ème colonne du tableau), de les comparer et de déterminer entre eux ceux qui sont les plus stables et donc le sens de réaction (gain ou perte de protons).

 

Prenons l'exemple du Germanium et du Gallium : on observe que l'énergie de masse du Gallium est plus faible que celle du Germanium (63274,92 < 63275,02), ce qui signifie que le Gallium est plus stable que le Germanium (car plus on a une énergie faible, plus on se retrouve au "centre" de la vallée de la stabilité et donc plus on est stable). Donc, en ne s'intéressant qu'à ses deux espèces, on sait que c'est le Germanium qui va réagir pour devenir du Gallium et être plus stable. Etant donné qu'il a un proton en plus par rapport au Gallium, il est excédentaire en proton par rapport à la vallée de la stabilité, ce qui signifie qu'il va réagir par Capture Electronique (et potentiellement par réaction β+, mais on revient dessus juste après).

 

Ce schéma de raisonnement, il suffit simplement de l'appliquer à toutes les espèces de ton tableau pour comprendre comment elles réagissent. Par exemple, tu atteindras l'exact même conclusion si tu t'intéresse à la réaction entre le Gallium et le Zinc.

 

Maintenant cependant, si tu essaie de regarder les espèces qui encadrent le Zinc, tu remarques qu'il a l'énergie de masse la plus faible entre le Cuivre et le Gallium. Cela signifie simplement que ce Zinc est une noyau stable qui ne va réaliser aucune réaction : il n'est excédentaire ni en protons, ni en neutrons.

 

Enfin, dernier cas d'étude : si tu t'intéresse au Nickel et au Cuivre, tu peux observer que c'est le Cuivre qui est le plus stable car il a l'énergie de masse la plus faible des deux. Dans ce cas-ci, le Nickel a un proton de moins que le Cuivre, donc il est excédentaire en neutron par rapport à la vallée de la stabilité, ce qui signifie qu'il va réagir par réaction β-.

 

Ainsi, on est capable de déterminer le sens de toutes les réactions qui s'opèrent entre les espèces de ton tableau, et tu peux répondre aux items qu'on te pose :)

 

Une dernière parenthèse sur les réactions β+ : comme tu l'as compris, elles vont parfois s'opérer dans le contexte d'un excédent en proton sur ton noyau instable, mais quand exactement ? En faites, ça va dépendre de la différence d'énergie entre ton noyau qui réagit et le noyau stable vers lequel il tend. Effectivement, si ta différence d'énergie de masse est supérieure à 1,022 MeV, tu vas pouvoir avoir, en plus de tes CE, des réactions β+ qui se réalisent car l'énergie libérée dans la réaction dépasse le seuil qui te permet d'effectuer ta β+. Au contraire, si cette énergie de masse est inférieure à 1,022 MeV, tu ne peux pas avoir de β+. Tu n'auras que des CE.

 

Par exemple, si on revient à l'exemple du Germanium/Gallium, tu vois que la différence d'énergie de masse correspond à : ∆m = 63275,02 - 63274,92 = 0,10 MeV, ce qui est inférieure à 1,022MeV : il ne va donc s'opérer entre ses deux noyaux que des captures électroniques.

 

Voilà ! J'espère avoir pu te clarifier tout ça. Tu verras qu'à force, ce raisonnement rentre tout seul en tête, c'est simplement une question d'entrainement. Si tu as d'autres questions, n'hésite pas ! :))

 

[PASSofia]

Merciii beaucoup pour vos réponses détaillées, le raisonnement est bien plus clair maintenant!