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8.1. Structure des noyaux atomiques, énergie de liaison
Bien qu' ayant des propriétés chimiques et biologiques semblables, puisqu' ils ont
le même nombre d'électrons dans leur nuage électronique, deux isotopes peuvent
avoir des propriétés physiques très différentes (en particulier, la façon dont leur noyau
se désintègre). Cette différence dans le mode de désintégration est le point de départ
de la méthode de datation nucléaire (datation au carbone-14 par exemple).
Il existe actuellement des milliers d'isotopes des 118 éléments découverts à ce
JO Ur.
Les masses atomiques étant de l'ordre de 10- 27 kg, une unité de masse plus appropriée a été introduite : l'unité de masse atomique, définie aujourd' hui comme un
douzième de la masse d ' un atome de carbone-12 :
lu = __!__m (
12
c) ~ 1 66054.1027 kg
12 6
'
qui correspond à 1 ' énergie de masse suivante (en eV) :
lu.c
2
~ 931,5 MeV
(8.5)
(8.6)
La définition du nombre d' Avogadro N :A est également basée sur l'élément carbone:
c'est le nombre d' atomes contenus dans 12 g de carbone-12, c'est-à-dire :
N:A =
12 . io3
= 6 02214.10 23
1,992647 .10- 2 6
'
(8.7)
Comme énoncé plus haut, la masse d ' un atome est très proche de la somme des
masses de ses nucléons :
m(~x) ~ Zm p +(A -Z)mn ~ A.u
(8.8)
(et dans le cas du carbone- 12, ces deux masses sont rigoureusement égales par défi -
nition de u). Cette approximation n' est cependant pas valable lorsque l'on s'intéresse
aux énergies de liaison nucléaires.
8.1.2 Défaut de masse, énergie de liaison
Expérimentalement, on constate que la somme des masses des constituants d' un
atome est toujours supérieure à la masse de cet atome : il existe donc un défaut de
masse 11.m défini par la relation :
(8.9)
Par exemple, pour le carbone-12, on obtient la valeur suivante pour son défaut de
masse :
11.m (1
2
c) = 6mp + 6mn - m (1
2
c)
= 1,59. 1028
kg ~ 8.103 X m (1
2 C)
(8.10)
(8.11)
97
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Bien qu' ayant des propriétés chimiques et biologiques semblables, puisqu' ils ont
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avoir des propriétés physiques très différentes (en particulier, la façon dont leur noyau
se désintègre). Cette différence dans le mode de désintégration est le point de départ
de la méthode de datation nucléaire (datation au carbone-14 par exemple).
Il existe actuellement des milliers d'isotopes des 118 éléments découverts à ce
JO Ur.
Les masses atomiques étant de l'ordre de 10- 27 kg, une unité de masse plus appropriée a été introduite : l'unité de masse atomique, définie aujourd' hui comme un
douzième de la masse d ' un atome de carbone-12 :
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qui correspond à 1 ' énergie de masse suivante (en eV) :
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(8.5)
(8.6)
La définition du nombre d' Avogadro N :A est également basée sur l'élément carbone:
c'est le nombre d' atomes contenus dans 12 g de carbone-12, c'est-à-dire :
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Comme énoncé plus haut, la masse d ' un atome est très proche de la somme des
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(et dans le cas du carbone- 12, ces deux masses sont rigoureusement égales par défi -
nition de u). Cette approximation n' est cependant pas valable lorsque l'on s'intéresse
aux énergies de liaison nucléaires.
8.1.2 Défaut de masse, énergie de liaison
Expérimentalement, on constate que la somme des masses des constituants d' un
atome est toujours supérieure à la masse de cet atome : il existe donc un défaut de
masse 11.m défini par la relation :
(8.9)
Par exemple, pour le carbone-12, on obtient la valeur suivante pour son défaut de
masse :
11.m (1
2
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