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Niveau seconde
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DM de chimie : éléments chimiques

Posté par
Marina97
09-11-12 à 14:56

Bonjour, j'ai un devoir maison de chimie à faire pour lundi composés de deux exercices, je n'y arrive vraiment pas, aidez-moi svp. J'ai posté le premier exercice sur un autre topic et le second est l'exercice *** page *** du livre "Physique Chimie" de Seconde.
Voici le deuxième exercice :

Une étoile comme le Soleil est principalement constituée d'hydrogène et d'hélium. La température et la pression au coeur du Soleil sont très élevées. A 10 millions de degrés, une réaction nucléaire fait fusionner 4 noyaux d'hydrogène notés 1 1H pour former un noyau noté 42 X selon :
4 1 1H --> 4 2X + 2 0 1e
0 1e est le symbole d'un positon. Cette réaction libère une énergie considérable qui fait briller l'étoile.

1. Quel est le symbole de l'élément chimique X ? Justifier la réponse.

2. Chercher les caractéristiques d'un positon. Après la fusion de l'hydrogène, d'autres réactions de fusion peuvent se produire dans le coeur d'une étoile. Lorsque la température du coeur atteint environ 100 millions de degrés, la fusion de l'hélium commence selon la réaction nucléaire :
42He + 42He --> AZX.

3. Sachant qu'au cours de cette réaction de fusion, le nombre de nucléons et le nombre de protons sont conservés, calculer les valeurs A et Z caractérisant le noyau AZX.

4. Identifier l'élément chimique correspondant à ce noyau. Pour cela, consulter la Classification périodique des éléments au rabat IV.

5. Les éléments chimiques sont-ils conservés au cours d'une réaction nucléaire ?
Dans les étoiles de masse au moins quatre fois supérieure à celle du Soleil, d'autres éléments plus lourds peuvent ensuite être formés par fusion : par exemple le carbone 12C, l'oxygène 16O, le silicium 28Si et le fer 56Fe.
La synthèse des éléments cesse lorsque le noyau de fer 56 est formé. Ce noyau, très stable, contient 30 neutrons. Finalement, l'étoile explose en supernova et libère dans l'espace tous les éléments formés au cours de sa "vie".

6. Quel est le symbole du noyau de l'atome de fer 56 ?

7. Qu'est-ce qu'une supernova ?

8. Quelles sont les autres fins de vie possibles pour une étoile ?

Voici mes réponses :
1. Le symbole de l'élément chimique X est l'hélium, car le numéro atomique (celui qui est en bas à gauche) donne le nombre de protons et est caractéristique de l'élément chimique. L'élément chimique qui a 2 protons est toujours le même, c'est donc l'hélium.

2. En physique des particules, le positon est l'antiparticule associée à l'électron. Il possède une charge électrique de +1 charge élémentaire (contre -1 pour l'électron), le même spin et la même masse que l'électron. C'est la première antiparticule découverte, ce qui explique qu'elle n'ait pas le nom composite d'"anti-électron".
Dans le vide, le positon est une particule stable. Mais en traversant la matière, quand un positon de basse énergie entre en collision avec un électron de basse énergie, les deux s'annihilent, c'est-à-dire que leur masse est convertie en énergie sous forme de deux photons gamma.
Un positon peut être le produit de désintégration d'un noyau radioactif. Il s'agit alors d'une désintégration β+.
Un positon peut être créé lors de l'interaction d'un photon d'énergie supérieure à 1,022 MeV avec un noyau atomique. Ce processus s'appelle production de paires, car deux particules (positon et électron) sont créées par l'énergie du photon. Les premiers positons furent observés par ce processus lorsque des rayons gamma cosmiques s'enfoncent dans l'atmosphère.

3. Si les valeurs A et Z sont conservées, alors A = 4+4 = 8 et Z = 2+2 = 4, ces valeurs caractérisent le noyau 84X.

4. L'élément chimique correspondant à ce noyau est le béryllium, car le numéro atomique est 4.

5. ?

6. Le symbole du noyau de l'atome de fer 56 est 5628Fe.

7. Une supernova est l'ensemble des phénomènes conséquents à l'explosion d'une étoile, qui s'accompagne d'une augmentation brève mais fantastiquement grande de sa luminosité. Vue depuis la Terre, une supernova apparait donc souvent comme une étoile nouvelle, alors qu'elle correspond en réalité à la disparition d'une étoile. Les supernovas sont des événements rares à l'échelle humaine : leur taux est estimé à environ une à trois par siècle dans notre Voie lactée.

8. Les autres fins de vie possibles pour une étoile sont :
- Lorsque le stock est vide, la fusion s'arrête. Rien ne s'oppose plus à la gravitation et l'étoile se comprime. L'énergie diminue et donc la température baisse. L'étoile s'effondre en donnant une naine blanche.
- La supernova est suivie de la formation d’une étoile à neutrons (pulsar, magnétar, ...) voire dans les cas extrêmes (selon la masse de l’étoile) d’un trou noir.

Merci d'avance à ceux qui peuvent m'aider et me corriger !

Edit Coll

Posté par
shadowmiko Moderateur
re : DM de chimie : éléments chimiques 09-11-12 à 20:20

salut !

1) ok, le symbole est donc He

2) oui

3) ok

4) oui

5) que constates-tu d'après les premières équations ?

6) très bien

7) oui

8) le stock de quoi ? précise

Posté par
Marina97
re : DM de chimie : éléments chimiques 09-11-12 à 22:20

Salut, merci beaucoup pour ta réponse.
5. Au cours d'une réaction nucléaire, les éléments chimiques ne sont pas conservés.
Pour la 8, j'ai finalement marqué :
-Peu massive, l'etoile finira par ejecter ses couches externes, laissant à nu le coeur de l'etoile encore chaud : on aura affaire à une naine blanche.
-D'autres etoiles plus massives vont allumer d'autres reactions de fusion nucleaire en leur centre : l'helium se transformera en carbone, azote, oxygene, puis des elements encore plus complexes (silicium, fer...). Ces reactions apporteront de l'energie à l'etoile pendant une periode assez courte en regard de la periode où elle tirait son energie de l'hydrogene. Pour des etoiles pas trop massives, cela procure un sursis avant l'arret definitif des reactions nucleaires et une contraction puis un refroidissement ineluctable passant pas l'etape naine blanche.
- Dans le cas d'etoiles suffisament massives, l'etoile finira par imploser sous l'effet de sa propre gravité (et donne lieu à une supernova) faute d'energie pour s'opp

Posté par
Marina97
re : DM de chimie : éléments chimiques 09-11-12 à 22:23

[...] pour s'opposer à l'écrasement par sa propre masse. Il en resultera une etoile à neutron (pulsar) ou un trou noir, cadavres stellaires comme les naines blanches.

Voilà, encore merci pour votre aide !

Posté par
shadowmiko Moderateur
re : DM de chimie : éléments chimiques 09-11-12 à 22:57

5) développe ton propos

8) impeccable

Posté par
Marina97
re : DM de chimie : éléments chimiques 10-11-12 à 10:31

Merci beaucoup !

Posté par
shadowmiko Moderateur
re : DM de chimie : éléments chimiques 11-11-12 à 22:54

je t'en prie



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