Le nucléaire

Le noyau de l'atome concentre presque toute la masse de l'atome. Il est constitué de nucléons : les protons (charge +) et les neutrons (neutres).

Notation du noyau

Un noyau est noté :

ᴬ_Z X

• Z : numéro atomique (nombre de protons), qui définit l'élément.
• A : nombre de masse (protons + neutrons).

Le nombre de neutrons est N = A − Z.

Les isotopes

Deux isotopes ont le même nombre de protons Z mais des nombres de neutrons différents. Exemple : le carbone 12 et le carbone 14. Ils sont chimiquement très proches mais peuvent être radioactifs.

La cohésion du noyau

Les protons se repoussent (charge positive). Le noyau est maintenu grâce à l'interaction forte, très intense mais de courte portée, qui attire tous les nucléons entre eux.

L'énergie de liaison

L'énergie de liaison est l'énergie nécessaire pour séparer les nucléons d'un noyau. Sa courbe en fonction de A montre que les noyaux autour du fer (A ≈ 56) sont les plus stables.

Fission et fusion

• Fission : un noyau lourd est cassé en noyaux plus légers (centrales nucléaires).
• Fusion : des noyaux légers s'assemblent en un noyau plus lourd (cœur du Soleil).

Dans les deux cas, une petite quantité de masse se transforme en une grande énergie, d'après la relation d'Einstein :

E = m c²

Applications et risques

Le nucléaire fournit une énergie électrique importante et peu émettrice de CO₂, mais produit des déchets radioactifs et présente un risque d'accident majeur.

À retenir

Retenir la notation du noyau, la définition d'un isotope, l'interaction forte, et la relation E = m c².