Transformation nucléaire : noyaux, isotopes et réactions

1. Donner la composition du noyau ${}_{28}^{58}\mathrm{N}\mathrm{i}$.
2. Parmi ${}_{28}^{58}\mathrm{N}\mathrm{i}$, ${}_{28}^{60}\mathrm{N}\mathrm{i}$, ${}_{28}^{62}\mathrm{N}\mathrm{i}$ et ${}_{30}^{64}\mathrm{Z}\mathrm{n}$, lesquels sont isotopes ? Justifier.
3. Calculer la masse d'un noyau ${}_{28}^{60}\mathrm{N}\mathrm{i}$ (masse d'un nucléon : $1,67\times {10}^{-27}$ kg).
4. Combien de noyaux contient un échantillon de 2,5 g de nickel 58 ?

Numéros atomiques : H 1 ; He 2 ; C 6 ; N 7 ; Ne 10 ; Na 11 ; Cs 55 ; Ba 56 ; Rn 86 ; Ra 88.
a) ${}_{88}^{226}\mathrm{R}\mathrm{a}\to {}_{86}^{222}\mathrm{R}\mathrm{n}+{}_Z^{A}X$ : identifier X.

1. ${}_{55}^{137}\mathrm{C}\mathrm{s}\to {}_{56}^{137}\mathrm{B}\mathrm{a}+{}_Z^{A}X$ : identifier X.
2. ${}_{11}^{22}\mathrm{N}\mathrm{a}\to {}_Z^{A}Y+{}_1^{0}e$ : identifier le noyau Y.
3. Dans la haute atmosphère : ${}_7^{14}N+{}_0^{1}n\to {}_6^{14}C+{}_Z^{A}X$ : identifier X.

1. Du plomb fondu se solidifie dans un moule. Nature de la transformation ? Justifier.
2. Le magnésium brûle dans le dioxygène : $2\mathrm{M}\mathrm{g}+{\mathrm{O}}_2\to 2\mathrm{M}\mathrm{g}\mathrm{O}$. Nature ? Justifier.
3. Dans un détecteur de fumée : ${}_{95}^{241}\mathrm{A}\mathrm{m}\to {}_{93}^{237}\mathrm{N}\mathrm{p}+{}_2^4\mathrm{H}\mathrm{e}$. Nature ? Justifier.
4. Dans les étoiles massives, trois noyaux d'hélium 4 fusionnent en un noyau de carbone 12 ($Z=6$). Écrire l'équation, la vérifier et donner sa nature.

On considère la fission ${}_{92}^{235}U+{}_0^{1}n\to {}_{51}^{133}\mathrm{S}\mathrm{b}+{}_Z^{99}\mathrm{N}\mathrm{b}+x{}_0^{1}n$.
a) Déterminer $Z$.

1. Déterminer $x$.
2. Justifier qu'il s'agit d'une fission et non d'une fusion.
3. Expliquer pourquoi cette réaction, laissée sans contrôle, s'emballe.

Une fission de plutonium 239 libère $2,1\times {10}^2$ MeV. Données : $1\mathrm{M}\mathrm{e}\mathrm{V}=1,60\times {10}^{-13}$ J ; masse d'un nucléon : $1,67\times {10}^{-27}$ kg.
a) Convertir en joules l'énergie libérée par une fission.

1. Calculer la masse d'un noyau de plutonium 239.
2. En déduire l'énergie libérée par la fission de 1,0 kg de plutonium 239.
3. La combustion de l'essence libère $4,7\times {10}^7$ J/kg. Comparer et conclure.