Rappel :
Les particules que l'on trouve dans le noyau d'un atome s'appellent les nucléons : elles sont constituées des protons et des neutrons.
X représente le symbole de l'élément chimique
Z est le numéro atomique : c'est le nombre de protons
A est le nombre de masse : c'est le nombre de nucléons
Le nombre de neutrons est égal à A - Z
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Représentation symbolique du noyau d'un atome :
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\(\ce{^{A}_{Z}X}\)
Définition : nucléide et isotope
Des nucléides sont des atomes ayant des noyaux identiques donc même nombre de proton et même nombre de neutrons : A et Z sont identiques.
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Des atomes isotopes possèdent le même numéro atomique ( Z ), mais ils ont un nombre de neutrons différent (A est différent).
Exemple des isotopes de l'hydrogène :
\(\ce{^{1}_{1}H}\)
\(\ce{^{2}_{1}H}\)
\(\ce{^{3}_{1}H}\)
Définition : radioactivité et activité...
La radioactivité correspond à la désintégration spontanée et aléatoire de noyaux instables, accompagnée de l'émission de particules (α ou β) et parfois de rayonnements \(\gamma\).
Ces désintégrations sont détectables à l'aide d'un compteur Geiger.
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L'activité A d'une source radioactive est le nombre de désintégrations par seconde.
L'unité d'activité est le Becquerel (symbole Bq) :
1 Bq = 1 désintégration par seconde.
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Méthode : Nature d'une émission radioactive
La radioactivité alpha α : elle correspond à l'émission de noyaux d'hélium appelés « particules alpha » au cours de la désintégration.
Symbole des particules α : \(\ce{^{4}_{2}He}\)
La radioactivité β- : elle correspond à la production d'un électron appelé « particule β- ».
Symbole des particules β- : \(\ce{^{0}_{-1}e}\)
La radioactivité β+ : elle correspond à la production d'un positon (ou anti électron).
Symbole des particules β+ : \(\ce{^{0}_{1}e}\)
Les radioactivités α et β s'accompagnent de la production de « noyaux fils » instables ou excités : ces noyaux ont une énergie supérieure à celle de l'état fondamental.
Le retour d'un noyau excité à l'état fondamental s'accompagne de la libération d'énergie sous forme d'un rayonnement électromagnétique "gamma" \(\gamma\) de très courte longueur d'onde.
Quelques exemples de réactions de désintégrations nucléaires :
\(\ce{^{226}_{88}Ra} {\longrightarrow} \ce{^{222}_{86}Rn}+\ce{^{4}_{2}He}\)
\(\ce{^{60}_{27}Co} {\longrightarrow} \ce{^{60}_{28}Ni}+\ce{^{0}_{-1}e}\)
\(\ce{^{30}_{15}P} {\longrightarrow} \ce{^{30}_{14}Ni}+\ce{^{0}_{1}e}\)
Spectre électromagnétique
Définition : période d'un radio-isotope
La période d'un radio-isotope ou période radioactive notée "T" est la durée bout de laquelle la moitié des noyaux d'atomes radioactifs présents initialement se sont désintégrés.
C'est également la durée au bout de laquelle l'activité A d'une source radioactive est divisée par deux.
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Définition : dose absorbée
La dose absorbée, notée " D " est l'énergie absorbée par l'unité de masse de matière irradiée.
\(D=\frac{E}{m}\)
E : énergie (J)
m : masse (kg)
D : dose absorbée en gray (Gy)
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Définition : l'équivalent de dose noté ED :
Pour une même dose absorbée, certains rayonnements sont plus nocifs que d'autres : l'ED traduit cette nocivité sur le corps humain.
L'équivalent de dose (ED) résulte du produit de la dose absorbée D par un facteur biologique appelé facteur de qualité FQ sans unité :
ED = D x FQ
D : dose (Gy)
ED : équivalent de dose en sievert (Sv)
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Remarques :
Pour une même dose absorbée, certains rayonnements sont plus nocifs que d'autres: l'équivalent-dose ED traduit cette nocivité sur le corps humain.
Pour les particules β le facteur de qualité FQ vaut 1 mais pour les particules α il est égal à 20, ce qui signifie que biologiquement ces dernières sont 20 fois plus nocives que les précédentes.
La réglementation française préconise une dose annuelle pour le grand public de 5 mS et pour le personnel travaillant avec des rayonnements ionisants de 20 mSV.
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Précautions d'emploi d'une source radioactive dans le domaine médical :
s'éloigner du radioélément
limiter le temps d'exposition
porter un moyen de protection comportant du plomb (tablier, gants et lunettes).
Quelques exemples de doses absorbées :
séance de radiothérapie : 2 Gy
scintigraphie cardiaque : 37 mSv
TEP (tommographie par émission de positons) : 7 mSv
séance de radiothérapie : 2000 mS
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Complément : marqueur radioactif
Un marqueur est un isotope radioactif utilisé pour suivre à l'intérieur du corps humain l'évolution de la substance injectée, et cela en détectant à l'extérieur les particules émises par les noyaux qui se désintègrent.
Scintigraphie : on utilise principalement des rayonnements gamma
Tomographie : on utilise principalement des positons et des particules β+
Radiothérapie : on utilise principalement des particules β-