Prsentation PowerPoint

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Le Tableau Périodique des Éléments (actualisé)
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LE NEUTRON ET LES ISOTOPES Le neutron ressemble
beaucoup au proton de masse à peu près
équivalente, il est néanmoins  électriquement
neutre.   Neutron et proton forment la famille
des NUCLÉONS.   Pour un type d'atome, le nombre
de neutrons (noté N) peut être variable, mais il
est en général assez proche du nombre de proton
Z, sauf pour les atomes très lourds.   Par
exemple, l'uranium naturel existe sous deux
formes son noyau peut avoir 92 protons 143 ou
146 neutrons.   Nombre de protons Nombre de
neutrons isotopes Z 92
N 143 Uranium U235 Z
92 N 146
Uranium U238
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FERMIONS ET BOSONS

• 2 particules atomiques ne peuvent se trouver dans
  un même état (nombre quantique). Ce sont des
  FERMIONS. Electrons, protons et neutrons.
• Certaines particules sont capables de se
  rassembler à plusieurs dans le même état physique
  Ce sont des BOSONS.
• Exemple des photons Un ensemble de photons peut
  se trouver dans le même état Il sagit de
  rayons LASER.

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QUARKS

• Grâce aux accélérateurs nucléaires qui bombardent
  des cibles à des vitesses proches de la lumière
  on a pu découvrir des particules plus petites et
  de durée de vie plus faibles (10-23s) les
  QUARKS et les NEUTRINOS
• Les Quarks sont les composants des nucléons 2
  types différents quark up (u), Q 2/3 et down
  (d), Q -1/3
• Les nucléons sont formés de 3 Quarks
• Proton uud (charge 1)
• Neutron udd (0)
• Taille du Quark lt 10-18m
• Baryons 3 quarks
• Mésons 2 quarks

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NEUTRINOS

• - Charge nulle. Q 0
• 50000 fois plus petit quun e-
• Interagit très peu avec la matière
• Abondamment produits par les étoiles
• Neutrinos et électrons sont des particules
  légères LEPTONS (du grec leptos léger)

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Parmi les affirmations de la Physique, lesquelles
sont vraies
A
Roentgen découvrit les rayons alpha en 1898
Marie Curie découvrit la radioactivité naturelle
en 1895
B
C
Irène Curie et Frédéric Joliot découvrirent la
radioactivité artificielle en 1934
C
D
Becquerel en 1896 mit en évidence les quarkz
E
Aucune réponse vraie
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UNITES EN PHYSIQUE NUCLEAIRE
Lunité de masse atomique correspond à 9,3 .10-8
electrons volts
A
La longueur donde dun rayonnement correspond à
sa décroissance radioactive
B
A
La charge dun rayonnement particulaire sexprime
en Joule x secondes
C
Lactivité dun élément radioactif est
proportionnelle à sa longueur donde
D
E
Aucune réponse vraie
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ELECTRONS. NOMBRES QUANTIQUES

• Pour assurer la charge neutre de latome le
  nombre de- Nombre de protons.
• La charge du noyau est égale à e . Z
• (e charge de le - et Z N atomique)
• Léquilibre dynamique de le - résulte de
  léquilibre entre forces attractive et
  centrifuge. Ceci est en contradiction avec
  lexpérience (spectre des raies)

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QUANTIFICATION DU RAYON ORBITAIRE

• Les électrons ne peuvent occuper que des orbites
  privilégiées de rayon rn dites orbites
  stationnaires.
• A ce rayon orbitaire correspond le nombre
  quantique principal n
• Ceci sexprime par le fait que
• la première couche K répond à n1
• La 2ème couche L à n 2
• La 3è à n3 etc
• A chaque nombre quantique principal correspond
  un niveau dE caractéristique. Par ex Pour K
  E 13,6.Z 2 (E 13,6.Z 2 / n2)
• Pour L E soit EK / 4
• Pour M EK / 9 etc..

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(No Transcript)
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NOMBRE QUANTIQUE SECONDAIRE OU AZIMUTHAL

• Chaque e - ne peut se retrouver dans le même état
  même sur sa couche. On définit le nombre
  quantique azimuthal l
• Ce nombre peut prendre les valeurs entières 0, 1,
  2n-1
• Ce sont les sous couches. On voit que pour K il
  ny a quune sous couche (l 0)

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NOMBRE QUANTIQUE MAGNETIQUE

• Toujours pour que les e - ne soient pas dans le
  même état on définit le nombre quantique
  magnétique qui caractérise toutes les
  orientations possibles dans lespace des orbites
  définies par n et l quand latome se trouve dans
  un champ magnétique.
• Il peut prendre les positions -l lt m gt l
  soient 2l l valeurs

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NOMBRE QUANTIQUE DE ROTATION PROPRE. SPIN

• Le- tourne autour de lui-même comme la terre
  tourne sur elle même en même temps quelle tourne
  autour du soleil.
• 2 possibilités parallèle ou anti-parallèle.
• Le nombre quantique S ne peut prendre que 2
  positions 1/2 et -1/2.

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PRINCIPE DEXCLUSION DE PAULI

• 2 e- ne peuvent exister dans le même état
  quantique, cest à dire quils ne peuvent avoir
  leurs 4 nombres quantiques identiques.
• Pour K n 1 l 0 et M 0. Les 2 e- auront
  2 s différents.
• Ainsi le nombre maximum de- par couche est
  limité à 2n2

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RAPPELS STRUCTURE ELECTRONIQUE
Chaque e-  tourne autour du noyau comme les
planètes autour du soleil  mais orbites
particulières avec saturations différentes. Nombre
s quantiques - orbital n nombre de couches K,
L, MSi n1 une seule couche K - azimutal l
rend compte dune certaine ellipcité de lorbite
varie de 0 à n-1 - magnétique m rend compte
de linclinaison du plan de lorbite. Prend les
valeurs de -l lt m lt l - nombre quantique de
spin /- 1/2
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L'électron est noté en physique e-. Normalement,
l'atome a autant d'électrons (de charge -) que de
protons (de charge ). L'atome est donc
globalement neutre au niveau des charges
électriques. S'il perd un ou plusieurs
électrons, un atome deviendra un ion positif ou
CATION. S'il gagne un ou plusieurs électrons, il
deviendra un ion négatif ou ANION.Par exemple,
si H perd son unique électron, il devient un
cation noté H chargé positivement (en fait un
proton simple dans ce cas précis). De même, un
atome de carbone C peut perdre deux électrons et
devenir un cation avec deux charges positives
excédentaires, il sera noté C. Par contre, s'il
gagne un électron supplémentaire, il deviendra un
anion C-.
LES ÉLECTRONS ET LA CHIMIE
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Les électrons sont organisés en couches
successives autour du noyau selon des règles de
remplissage très strictes, et définies par une
loi quantique L'important est de retenir que ce
sont les électrons les plus externes qui sont
responsables de toute la chimie, car ce sont eux
qui peuvent relier mutuellement deux atomes
distincts en créant des liaisons chimiques. Par
exemple, deux atomes peuvent chacun mettre en
commun un de leurs électrons et ainsi créer ce
qu'on appelle une liaison chimique covalente.
Grâce à de telles liaisons, les atomes peuvent
s'assembler en molécules de diversité et de
complexité infinie.
LIAISONS CHIMIQUES
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Les molécules sont les assemblages qui sont à la
base de la matière inerte et vivante. Dès que le
nombre d'atomes d'une molécule se chiffre par
plusieurs centaines, on parle de macromolécules.
Certains polymères peuvent comprendre plusieurs
millions d'atomes! En biochimie (ou chimie de la
matière organique), les molécules, telles les
protéines, les lipides, les glucides ou les
acides nucléiques (constituants de l'ADN,
lui-même support du code génétique) s'organisent
en superstructures (organites cellulaires) Ces
dernières sont les  constituants de la cellule
vivante, entité de base de tout organisme vivant.
  La molécule d'eau, notée H2O, est formée d'un
atome d'oxygène et de deux atomes d'hydrogène.
MOLÉCULES ET MACROMOLÉCULES
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PEUT-ON "VOIR" UN ATOME? Depuis peu et
indirectement oui, et à l'aide de deux
microscopes ultrapuissants Le MET ou
microscope électronique à transmission. Il permet
d'étudier la structure interne de la matière à
l'échelle du nanomètre (10 -9 m). Les rangées
atomiques deviennent donc visibles. Par exemple,
cette photo d'un cristal de formule SrTiO3 nous
permet d'admirer la présence d'atomes de
Strontium (Sr) en surbrillance.
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Le microscope à effet tunnel
Le microscope à effet tunnel permet de "palper"
les aspérités d'une surface, atome par atome. Une
de ses variantes, le microscope à force atomique,
permet même de déposer des atomes un par un sur
une surface.
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FORCES NUCLEAIRES Lorsquun noyau est scindé en
2 la masse du noyau nest pas égale à la somme de
ses 2 constituants car E Dm.c2 LEnergie
moyenne de liaison est E Dm.c2 / NZ
Energie très forte (qques millions deV E
Nucléaire de bombe atomique !)
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(No Transcript)
23
(No Transcript)
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ENERGIE DE LIAISON EN FONCTION DU POIDS
ATOMIQUE E de liaison nest pas la même pour
tous les noyaux
b) Une Diminution de cette E pour les noyaux à
nbre de masse élevé ou très faible (E voisine de
7 MeV pour les particules a de lHe)

• Existence dune région centrale où E voisin de
  cste
• (8,6MeV / Nucléon)

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DIFFERENTS TYPES DE FORCE AU SEIN DU NOYAU
INTERACTIONS FORTES (Quarks avec charge
couleur) Attractives Indépendantes de la charge
du nucléon Grande intensité INTERACTIONS
ELECTROMAGNETIQUES Electrostatiques
(Coulombs) Répulsives (uniquement entre
protons) de plus grande portée de faible
intensité INTERACTIONS FAIBLES A lorigine du
rayonnement ?

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Cest donc l'interaction forte qui unit les
quarks ensembles et donc les noyaux des atomes.
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INTERACTION FORTE

• Cohésion des protons et des neutrons dans le
  noyau
• Interaction de 10-15m. Pour cela 2 protons
  cohabitent dans un même noyau
• Sexerce en fait entre les constituants des
  nucléons (quarks et antiQ), nagit que sur des
  particules dites couleurs (QCD)
• Il faut que les quarks aient une couleur
  différente (Rouge, vert, bleu pour les Q) et
  Cyan, magenta et jaune pour les AQ blanc.
• Linteraction forte sexerce par une particule
  médiatrice BOSON ou GLUON.
• Il en existe 8 différents chacun porteur dune
  couleur et dune anti-couleur les gluons
  changent les couleurs des quarks.
• Un nucléon subit donc une incessante
  transformation de 3 quarks séchangeant les
  gluons. Les MESONS p constituent cette
  association instable de Quarks de gluons et dAQ.

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INTERACTION ELECTROMAGNETIQUE
l'interaction électromagnétique qui assure la
cohésion de notre corps et gouverne toute la
chimie. C'est elle qui attire l'électron et le
noyau atomique.
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CHAMPS NUCLEAIRES

• CHAMP NUCLEAIRE ATTRACTIF
• Sétant au delà du noyau
• Dû à lensemble des couleurs des Quarkz
• Agit sur toute particule qui pénètre
• CHAMP NUCLEAIRE ELECTROSTATIQUE
• Sétant bien au delà du noyau
• Dû à lensemble des charges du noyau
• Seules les particules chargées subissent ses
• effets

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ACTIONS DES 2 CHAMPS SUR LES PARTICULES

• NEUTRON
• Le champ e.s nexerce aucun effet, Mais quand
  pénètre dans champ attractif peut pénétrer dans
  le noyau
• PROTON
• Dabord soumis au champ e.s et donc dévié.
• Si Ec suffisante peut pénétrer (effet tunnel)
• ELECTRON
• - Bremsstrahlung (Rayonnement de freinage)
• - Capture électronique (Pour Noyaux trop riches
  en P)

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Résumé des différentes forces