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Notions de base concernant la radioactivité :

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Structure de l'atome :

L'atome, constituant de la matière, est constitué d'un noyau et d'électrons gravitant autour de ce noyau.

Les électrons sont des particules chargées négativement (- 1,602 . 10-19 Coulombs), qui ont une masse de 0,910953 . 10-30 kg.

Le noyau, lui, est constitué de deux types de particules :
        - les neutrons, de charge nulle et de masse 1,675 . 10-27 kg
        - les protons, de charge positive (1,602 . 10-19 C) et de masse 1,6723 . 10-27 kg

Les particules (neutrons et protons) constituant le noyau atomique sont appelées nucléons.

On appelle numéro atomique (Z), le nombre d'électrons d'un atome. Ce nombre est égal au nombre de protons du noyau atomique. Ainsi, un atome est globalement neutre : il comporte autant de charges négatives (électrons) que positives (protons du noyau).


Calcul de la masse d'un atome :

La masse d'un atome exprimée en kg est très faible. Aussi, l'on préfère manipuler une autre unité : l'unité de masse atomique (uma) ou Dalton (Da). La masse d'un neutron ou d'un proton est sensiblement égale à 1 Da.

La masse des électrons étant négligeable devant celle des particules du noyau (neutrons et protons), pour calculer la masse d'un atome (M), il suffira d'additionner le nombre de protons (Z) et le nombre de neutrons (n). Cette masse ainsi calculée s'exprimera en Daltons.

M = Z + n


Relation entre la masse atomique et le nombre de moles d'un atome donné :

D'autre part, 6,023 . 1023 protons ou neutrons, soit une mole de protons ou de neutrons, pèsent environ 1 gramme. La valeur de la masse d'une mole d'atomes d'un élément donné (en grammes) aura exactement la même valeur que la masse atomique (en Da) de l'élément considéré.


Rappel : la mole (mol) : c'est la quantité de substance contenant autant de particules élémentaires qu'il y a d'atomes dans 12 grammes de carbone 12 (12C). Ce nombre d'atomes est égal à N, la constante d'Avogadro ou nombre d'Avogadro. Le nombre d'Avogadro représente le nombre d'entités élémentaires (atomes, ions, molécules...) contenues dans une mole de matière. Ce nombre N a comme valeur : N = 6,023 . 1023 


Exemples :

La masse atomique de l'atome d'hydrogène est 1, ce qui signifie que :
        - un atome d'hydrogène a une masse de 1 Da
        - une mole d'atomes d'hydrogène a une masse de 1 gramme.

La masse atomique de l'atome d'oxygène est 16, ce qui signifie que :
        - un atome d'oxygène a une masse de 16 Da
        - une mole d'atomes d'oxygène a une masse de 16 grammes.

La masse atomique de l'atome de calcium est 40, ce qui signifie que :
        - un atome de calcium a une masse de 40 Da
        - une mole d'atomes de calcium a une masse de 40 grammes.




Nomenclature d'un atome :

Masse Atomique
Symbole
Numéro Atomique
A     
X

Z     
    A est le nombre de masse qui correspond au nombre de protons plus le nombre de neutrons.

    X est le symbole chimique de l'élément considéré.

    Z est le numéro atomique qui est égal au nombre d'électrons, donc de protons.


Le nombre de neutrons d'un noyau atomique est égal à A - Z.



Les isotopes :

Les isotopes sont les différents types d'atomes d'un même élément chimique. Les isotopes présentent :

- des propriétés chimiques semblables.
- le même numéro atomique Z, donc le même nombre d'électrons et donc de protons.
- un nombre de masse A différent. C'est donc le nombre de neutrons qui diffère d'un isotope à l'autre.

On nomme un isotope par son nombre de masse A : le carbone 12, le carbone 14, etc.


Exemples :

Les isotopes de l'hydrogène : l'hydrogène léger (ou hydrogène - tout court), le deutérium (ou hydrogène lourd) et le tritium ; présentent tous un proton et un électron et respectivement zéro, un ou deux neutrons.

Les isotopes du carbone comportent tous 6 électrons et 6 protons : carbone 12 (6 neutrons), carbone 13 (7 neutrons) et carbone 14 (8 neutrons).

Les isotopes de l'uranium comportent tous 92 électrons et 92 protons. L'uranium 235 comprend 143 neutrons; l'uranium 238 en comporte 146.

 

 
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