Les deux uraniums naturels

Exercice de TD · niveau 2 · chimie (seconde), chapitre 5 — Transformations Physiques et Nucléaires · Composition du noyau et isotopes

Énoncé

L'uranium naturel est un mélange de deux noyaux, $X_{92}^{235} X_{292}^{2235} U$ et $X_{92}^{238} X_{292}^{2238} U$ ; seul le premier alimente les réacteurs des centrales.

Donnée : masse d'un nucléon $m_{nucl} \approx 1, 67 \times 1 0^{- 27} kg$ .

1. Justifier que ces deux noyaux sont isotopes. 2. Donner la composition de chacun d'eux, ainsi que le nombre d'électrons de l'atome neutre correspondant. 3. Le plutonium $X_{94}^{238} X_{294}^{2238} Pu$ possède le même nombre de masse que $X_{92}^{238} X_{292}^{2238} U$ . Est-ce pour autant un isotope de l'uranium ? 4. Estimer la masse d'un noyau $X_{92}^{235} X_{292}^{2235} U$ .

Corrigé

1. Les deux noyaux ont le même numéro atomique $Z = 92$ — c'est le même élément, l'uranium — mais des nombres de masse différents ( $235 \neq = 238$ ) : ce sont bien des isotopes. 2. $X_{92}^{235} X_{292}^{2235} U$ : $92$ protons, $N = 235 - 92 = 143$ neutrons, $92$ électrons. $X_{92}^{238} X_{292}^{2238} U$ : $92$ protons, $N = 238 - 92 = 146$ neutrons, $92$ électrons. 3. Non. Le critère porte sur $Z$ , jamais sur $A$ : ici $Z = 94 \neq = 92$ , il s'agit de deux éléments chimiques distincts. Le nombre de masse commun n'y change rien. 4. $m \approx A \times m_{nucl} = 235 \times 1, 67 \times 1 0^{- 27} \approx 3, 92 \times 1 0^{- 25} kg$ .

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