B. LA RADIOACTIVITÉ

   1) Définition:
Un noyau radioactif est un noyau instable dont la désintégration destruction provoque l'apparition d'un nouveau noyau, l'émission d'une particule notée \a, \b^+ ou \b^-, et fréquemment l'émission d'un rayonnement gamma noté \g.
La radioactivité est une réaction dite nucléaire car elle concerne le noyau de l'atome par opposition aux réactions chimiques qui ne concernent que le cortège électronique sans modifier le noyau.

   2) Lois de conservation:
Lors d'une désintégration nucléaire comme lors de toute réaction nucléaire, il y a conservation du nombre de nucléons A et du nombre de charges électriques.
La désintégration d'un noyau X appelé noyau père conduit à un noyau Y appelé noyau fils et à l'expulsion d'une particule P particule \a ou \b^+ ou \b^-.
Pour décrire une réaction nucléaire, on utilise une équation, sur le modèle de l'équation chimique, mais qui concerne uniquement les noyaux atomiques. On peut écrire cette équation de la manière suivante:
  ^A_ZX -> ^A1_Z1Y + ^A2_Z2P

Les lois de conservation s'écrivent:
  Loi de conservation du nombre de nucléons: A=A1+A2
  Loi de conservation du nombre de charges électriques: Z=Z1+Z2

   3) Radioactivité \a:
a) Définition:
Des noyaux sont dits radioactifs \a s'ils émettent des noyaux ^4_2He. La radioactivité \a concernent les noyaux qui possèdent trop de nucléons.
b) Équation de la réaction de désintégration \a:
D'après les lois de conservation, l'équation s'écrit:
  ^A_ZX -> ^4_2He + ^(A-4)_(Z-2)Y
Ex: L'uranium 238 est un noyau radioactif \a:
  ^238_92U -> ^4_2He + ^234_90Th
Le radon 222 est un noyau radioactif \a:
  ^222_86Rn -> ^4_2He + ^218_84Po
c) Caractéristiques de la particule \a:
Ces particules sont stoppées par quelques centimètres d'air ou par une feuille de papier, mais elles sont très massives et donc très dangereuses.
Si la personne ingère des noyaux radioactifs \a, les particules \a seront produites directement au contact des cellules. Elles casseront certaines molécules comme la molécule d'ADN et peuvent ainsi provoquer des mutations génétiques.

   4) Radioactivité \b^-:
a) Définition:
Des noyaux sont dits radioactifs \b^- s'ils émettent des électrons e-. La radioactivité \b^- concernent les noyaux qui ont trop de neutrons par rapport aux protons.
b) Équation de la réaction de désintégration:
D'après les lois de conservation l'équation s'écrit:
  ^A_ZX -> ^0_-1e^- + ^A_(Z+1)Y
Exemple: le cobalt 60 est un noyau radioactif \b^-.
Son équation de désintégration s'écrit:
  ^60_27Co -> ^0_-1e^- + ^60_28Ni
Remarque: Il n'y a pas d'électron dans le noyau, mais le noyau peut en émettre en transformant un neutron excédentaire en un proton et un électron suivant le bilan:
  ^1_0n -> ^0_-1e^- + ^1_1p
Z augmente d'une unité et N diminue d'une unité, A reste constant.
c) Caractéristiques de la particule \b^-:
Les particules \b^- sont assez peu pénétrante. Elles sont arrêtées par quelques millimètres d'aluminium.

   5) Radioactivité \b^+:
a) Définition:
Des noyaux sont dits radioactifs \b^+ s'ils émettent des positons. La radioactivité \b^+ concernent les noyaux qui comportent trop de protons par rapport aux neutrons.
Les particules \b^+ sont des positons qui sont les antiparticules de l'électron. Un positon a les mêmes caractéristiques q'un électron mais il a une charge électrique opposé à la charge électrique d'un électron.
b) Équation de la désintégration:
D'après les lois de conservation l'équation s'écrit:
  ^A_ZX -> ^0_+1e^+ + ^A_(Z-1)Y
Exemple: le phosphore 30 est un noyau radioactif \b^+:
  ^30_15P -> ^0_+1e^+ + ^30_14Si Silicium : Si

Remarque: Cette radioactivité ne concerne en général que des noyaux artificiels, obtenus par des réactions nucléaires, qui possèdent trop de protons. Un proton excédentaire se transforme en un neutron et un positon suivant le bilan:
^1_1p -> ^0_+1e^+ + ^1_0n
N augmente d'une unité et Z diminue d'une unité, A reste constant.
c) Caractéristiques de la particule \b^+:
Ces particules ont une durée de vie très courte car lorsqu'elles rencontrent un électron, les deux particules s'annihilent pour donner de l'énergie sous forme d'un rayonnement électromagnétique gamma suivant le bilan:
 ^0_+1e^+ + ^0_-1e^- -> ^0_0\g

   5) Désexcitation \g:
Le noyau fils est en général obtenu dans un état excité niveau d'énergie supérieur, il est noté Y*. Cet état est instable, le noyau se désintègre en évacuant cette énergie excédentaire, en émettant un rayonnement électromagnétique \g (particules de masse nulle) appelées photons.
Equation d'une émission \g :
  Y* -> Y + \g