Chapitre 26 • Physique nucléaire
Définition
L’énergie de liaison B d’un nuclide ou énergie de dissociation est l’énergie qu’il
faudrait apporter au nuclide de masse m au repos pour le dissocier en ses nucléons
(Z protons et N neutrons) :
m·c
2 + B = Z ·m p ·c
2 + N ·m n ·c
2 , soit B = Z ·m p ·c
2 + N ·m n ·c
2 − m·c
2 ,
ou encore B(A,Z ) = Z ·m p ·c
2 + (A − Z )·m n ·c
2 − m(A,Z )·c
2 .
L’énergie relativiste m·c
2 à prendre en compte dans les bilans énergétiques est :
m(A,Z )·c
2 = Z ·m p ·c
2 + (A − Z )·m n ·c
2 − B(A,Z ).
Lorsque A croît, l’énergie de liaison par nucléon, B / A, croît, puis passe par un
maximum vers A = 56 et décroît lentement ensuite (figure 26.1).
Définition
Un nuclide étant donné, l’énergie de séparation d’un neutron (notée S n ) ou d’un
proton (notée S p ) est l’énergie qu’il faut apporter au nuclide pour lui enlever un
neutron ou un proton :
A
Z D + S n →
A − 1
Z
D +
1
0 n et
A
Z D + S p →
A − 1
Z − 1 D +
1
1 p.
26.3.2 Masses nucléaires et masses atomiques
Définition
L’unité u de masses atomiques et nucléaires est définie de telle sorte que la masse
d’un atome de carbone
12 C soit exactement 12 u.
Le nombre d’Avogadro N A est alors défini de telle sorte que la masse de N A atomes
de carbone
12 C soit de 12 g : N A ≈ 6,0221367 · 10
23 mol
–1 .
1 u ≈ 1,6605 · 10
–27 kg ≈ 931,49 MeV/c
2 .
Tableau 26.3 Masse atomique de quelques isotopes
Z
A
M (u)
Z
A
M (u)
H
1
1
1,007825
Mo
42
98
97,90541
H
1
2
2,014102
Xe
54
140
139,9216
H
1
3
3,016050
Ba
56
137
136,905500
He
2
4
4,002603
Ba
56
142
141,91635
Ar
18
40
39,962384
La
57
137
136,906040
K
19
40
39,964000
Ce
58
137
136,90733
Ca
20
40
39,962589
U
92
234
234,040946
Sc
21
49
48,95003
U
92
235
235,043915
Kr
36
90
89,91972
U
92
236
236,045637
Sr
38
94
93,9153
Pu
94
238
238,049553
Les tables (comme le tableau 26.3) donnent la masse M de l’atome plutôt que la masse
m du nuclide. Les tables chimiques qui ne précisent pas l’isotope donnent seulement la
masse moyenne de l’atome dans la composition isotopique naturelle pour cet atome.
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“Gautron_9782100543007” (Col. : ScienceSup3-193x250) — 2010/6/15 — 17:13 — page 520 — #530
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Définition
L’énergie de liaison B d’un nuclide ou énergie de dissociation est l’énergie qu’il
faudrait apporter au nuclide de masse m au repos pour le dissocier en ses nucléons
(Z protons et N neutrons) :
m·c
2 + B = Z ·m p ·c
2 + N ·m n ·c
2 , soit B = Z ·m p ·c
2 + N ·m n ·c
2 − m·c
2 ,
ou encore B(A,Z ) = Z ·m p ·c
2 + (A − Z )·m n ·c
2 − m(A,Z )·c
2 .
L’énergie relativiste m·c
2 à prendre en compte dans les bilans énergétiques est :
m(A,Z )·c
2 = Z ·m p ·c
2 + (A − Z )·m n ·c
2 − B(A,Z ).
Lorsque A croît, l’énergie de liaison par nucléon, B / A, croît, puis passe par un
maximum vers A = 56 et décroît lentement ensuite (figure 26.1).
Définition
Un nuclide étant donné, l’énergie de séparation d’un neutron (notée S n ) ou d’un
proton (notée S p ) est l’énergie qu’il faut apporter au nuclide pour lui enlever un
neutron ou un proton :
A
Z D + S n →
A − 1
Z
D +
1
0 n et
A
Z D + S p →
A − 1
Z − 1 D +
1
1 p.
26.3.2 Masses nucléaires et masses atomiques
Définition
L’unité u de masses atomiques et nucléaires est définie de telle sorte que la masse
d’un atome de carbone
12 C soit exactement 12 u.
Le nombre d’Avogadro N A est alors défini de telle sorte que la masse de N A atomes
de carbone
12 C soit de 12 g : N A ≈ 6,0221367 · 10
23 mol
–1 .
1 u ≈ 1,6605 · 10
–27 kg ≈ 931,49 MeV/c
2 .
Tableau 26.3 Masse atomique de quelques isotopes
Z
A
M (u)
Z
A
M (u)
H
1
1
1,007825
Mo
42
98
97,90541
H
1
2
2,014102
Xe
54
140
139,9216
H
1
3
3,016050
Ba
56
137
136,905500
He
2
4
4,002603
Ba
56
142
141,91635
Ar
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40
39,962384
La
57
137
136,906040
K
19
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39,964000
Ce
58
137
136,90733
Ca
20
40
39,962589
U
92
234
234,040946
Sc
21
49
48,95003
U
92
235
235,043915
Kr
36
90
89,91972
U
92
236
236,045637
Sr
38
94
93,9153
Pu
94
238
238,049553
Les tables (comme le tableau 26.3) donnent la masse M de l’atome plutôt que la masse
m du nuclide. Les tables chimiques qui ne précisent pas l’isotope donnent seulement la
masse moyenne de l’atome dans la composition isotopique naturelle pour cet atome.
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