Compléter des réactions nucléairesMéthode

L'application de la conservation du nombre de masse et du nombre de charge (lois de Soddy) permet d'identifier un noyau ou une particule impliqué(e) dans une réaction nucléaire.

Soit l'équation de réaction nucléaire incomplète ci-dessous :

\ce{^{222}_{86}Rn} \ce{->} ... + \ce{^4_2He}

Identifier le noyau manquant.

Etape 1

Écrire la réaction nucléaire avec le noyau ou la particule inconnu(e)

On écrit la réaction nucléaire avec le noyau ou la particule inconnu(e), noté(e) \ce{^{A}_{Z}X}.

La réaction nucléaire peut s'écrire ainsi :

\ce{^{222}_{86}Rn} \ce{->} \ce{^{A}_{Z}X} + \ce{^4_2He}

X est la particule inconnue.

Etape 2

Rappeler la loi de conservation du nombre de charge

On rappelle la loi de conservation du nombre de charge que doivent respecter toutes les réactions nucléaires.

Toutes les réactions nucléaires doivent respecter la conservation du nombre de charge : la somme des nombres de charge des noyaux et particules présents avant la réaction nucléaire doit être égale à celle des noyaux et particules présents après celle-ci.

Etape 3

En déduire le nombre de charge inconnu

On en déduit le nombre de charge inconnu.

D'après la conservation du nombre de charge, on peut écrire l'équation suivante :

86 = Z+ 2

Soit :

Z = 86 - 2

Z = 84

Le nombre de charge du noyau formé est donc Z = 84.

Etape 4

Rappeler la loi de conservation du nombre de masse

On rappelle la loi de conservation du nombre de masse que doivent respecter toutes les réactions nucléaires.

Toutes les réactions nucléaires doivent respecter la conservation du nombre de masse : la somme des nombres de masse des noyaux et particules présents avant la réaction nucléaire doit être égale à celle des noyaux et particules présents après celle-ci.

Etape 5

En déduire le nombre de masse inconnu

On en déduit le nombre de masse inconnu.

D'après la conservation du nombre de masse, on peut écrire l'équation suivante :

222 = A + 4

Soit :

A = 222 - 4

A = 218

Le nombre de masse du noyau formé est donc A = 218.

Etape 6

Identifier, le cas échéant, le noyau manquant

On identifie, le cas échéant, le noyau manquant en cherchant dans la classification périodique l'élément correspondant au numéro atomique Z calculé.

Seul le nombre de charge (ou numéro atomique) d'un élément permet de l'identifier, il ne faut donc pas se fier à son nombre de masse. En effet, les classifications périodiques indiquent généralement le nombre de masse (ou nombre de nucléons) de l'isotope le plus stable qui peut ne pas correspondre à celui de l'élément identifié.

Dans les classifications périodiques, le nombre de masse indiqué pour le polonium est A = 210 et pas A = 218.

À l'aide de la classification périodique, on détermine que l'élément correspondant au numéro atomique Z = 84 est le polonium.

Etape 7

Identifier, le cas échéant, la particule manquante

On identifie, le cas échéant, la particule manquante en rappelant les représentations symboliques des différentes particules qui peuvent être émises ou absorbées lors d'une réaction nucléaire :

Particule alpha \alpha bêta − \beta^- bêta + \beta^+ neutron proton
Nature noyau d'hélium électron positon
Représentation symbolique \ce{^{4}_{2}He} \ce{^{0}_{-1}e} \ce{^{0}_{1}e} \ce{^{1}_{0}e} \ce{^{1}_{1}p}

Ici, il n'y avait pas de particule manquante.

Etape 8

Réécrire la réaction nucléaire complète

On réécrit la réaction nucléaire avec la représentation symbolique trouvée du noyau ou de la particule identifié(e).

On obtient donc la réaction suivante :

\ce{^{222}_{86}Rn} \ce{->} \ce{^{218}_{84}Po} + \ce{^4_2He}

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