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Physique-Chimie 2de

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ACTIVITÉ D'EXPLORATION


1
L’élément Césium : utilité et danger





Par intuition

Peut-on prévoir la différence de radioactivité entre deux noyaux du même élément ?

Synthèse de l'activité

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Donner un paramètre dont dépend la nocivité d’un isotope.

Doc. 3
Radioactivité β\beta ^{-}

La radioactivité β\beta ^{-} est un processus radioactif au cours duquel un noyau se transforme en un autre noyau en émettant une particule : un électron. L’équation nucléaire modélisant cette transformation s’écrit :

ZAXZ+1AY+10e_{Z}^{A} \text{X} \rightarrow _{Z+1}^{\:\:\:\:\:A}\text{Y}+_{-1}^{\:\:\:0}\text{e}

X\text{X} est le symbole du noyau se transformant, Y\text{Y} le symbole du noyau produit et 10e_{-1}^{\:\:\:0}\text{e} le symbole de l’électron. On remarque qu’il y a lors de cette transformation nucléaire la conservation du nombre de charge ZZ (Z=Z+11)(Z = Z + 1 - 1) et du nombre de masse (A=A+0).(A = A + 0).

Questions

Voir les réponses
1. Doc. 1 Donner le nombre de protons et de neutrons de chaque noyau et écrire leur notation symbolique en s’aidant d’une classification périodique des éléments.


2. Doc. 1 Ces noyaux sont appelés des isotopes. Donner une définition de l’isotopie.


3. Doc. 2 Identifier la propriété du césium 137 utilisée à des fins thérapeutiques. Qu’est-ce qui différencie le césium 137 du césium 133 ?


4. Doc. 3 Sachant que les noyaux de césium 137 sont des émetteurs β\beta ^{-}, écrire l’équation de la réaction nucléaire associée à leur désintégration radioactive.

Supplément numérique

Découvrez le principe de la brachythérapie, ou radiumthérapie, lors du traitement du cancer de la prostate en vidéo.

Compétence

MOD : Modéliser une transformation nucléaire


Doc. 2
Utilisation du césium

Cesium

Le césium 137 est un isotope radioactif qui se transforme spontanément en émettant une particule et de l’énergie sous la forme d’un rayonnement. Cette propriété est utilisée en brachythérapie qui est une technique de traitement de certains cancers mise au point par l’institut Curie. Elle consiste à placer, en très faible quantité, une source radioactive de césium 137 à l’intérieur ou très proche de la région à traiter afin que le rayonnement émis détruise la tumeur cancéreuse.

Cet isotope du césium est également produit au cours des réactions qui ont lieu dans les centrales nucléaires. Lors de l’accident nucléaire de Fukushima, au Japon, plusieurs kilogrammes de césium 137 se sont répandus dans l’atmosphère, provoquant un réel danger pour l’environnement et les populations.

Le césium 133 quant à lui est le seul isotope qui ne se transforme pas et que l’on trouve à l’état naturel.

La régularité des oscillations énergétiques des atomes de césium 133 a permis la mise au point d'horloges de très grande précision servant de base pour la redéfinition de la seconde par le Bureau international des poids et mesures depuis 1967.

Le césium est l'un des éléments radioactifs les plus nocifs produits dans les réacteurs à fission nucléaire et dont on cherche à minimiser l'impact sur l’environnement lors d’un accident nucléaire. Il est également utilisé en radiothérapie pour traiter des tumeurs cancéreuses.

➜ Comment expliquer qu’un élément chimique puisse être nocif et en même temps utilisé à des fins thérapeutiques ?



Doc. 1
Différents noyaux d’un même élément

 Différents noyaux d’un même élément. Tous les nucléons du noyau sont visibles ici.
Tous les nucléons du noyau sont visibles ici.
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