Propriétés des éléments chimiques et de la matière

[Floda200489]

Bonjour,

Mes connaissances en la matière sont très limitées donc je vais poser des questions très naïves, je vous préviens

Il y a des tas de choses que je ne comprends pas concernant les éléments chimiques, les molécules et plus généralement les états de la matière, et ma question générale qui supplante celles qui vont suivre est la suivante : Existe-t-il une linéarité ou une continuité dans les propriétés des éléments chimiques ?
Je me pose cette question car j'ai l'impression que non, à cause de mes incompréhensions sur le sujet, donc maintenant je passe aux autres questions plus concrètes :

Les éléments lourds ont coulés vers le centre de la Terre lors de sa formation, comment expliquer que nous trouvions des éléments plus lourds proches de la surface, tels que tous les métaux par exemple ? Et pourquoi le fer a-t-il une place si centrale dans tout ?

L'abondance des éléments chimiques est-elle proportionnelle à leur nombre de protons ? Par exemple, y a-t-il plus de tantale que de tungstène, plus de tungstène que de rhénium, plus de rhénium que d'osmium etc ... ? Je me pose cette question car l'hydrogène est le plus abondant et aussi le plus simple, l'hélium étant le second le plus abondant et le plus simple...

Dans toutes les sources de vulgarisation que j'ai pu consulter, il est toujours question de carbone et d'oxygène quand on parle de nucléosynthèse stellaire. Pourquoi ne dit-on jamais que l'hélium fusionne en lithium, le lithium en béryllium, le béryllium en bore etc ?

La météorite de Chixulub était composée d'iridium comme on le sait grâce à la limite des couches géologiques entre le crétacé et la paléogène. Pourquoi l'iridium alors que les météorites sont principalement composées de fer ? Pourquoi pas de l'argent, du niobium ou encore du zirconium?

Il y a quelque chose qui m'échappe avec la demi-vie d'un élément radioactif. J'ai l'impression qu'il manque des données pour pouvoir expliquer le phénomène. Comment savoir si une quantité donnée d'un matériau est prise dans son entièreté pour s'assurer qu'on parle bien de tout l'échantillon et non pas d'une seule partie ? Par exemple, si on prend un échantillon d'uranium 235 que l'on souhaite dater, on prend sa demi-vie pour savoir de quand l'échantillon date, d'accord. Mais si ce qui reste on le coupe en deux, et bien le résultat est complètement faussé non ?

On peut tirer de l'énergie de l'hydrogène en le fusionnant, mais est-ce que cela a un rapport avec le fait qu'il faille qu'il soit pur et non lié ? J'imagine que oui puisqu'aujourd'hui pour fabriquer de l'hydrogène il faut l'arracher à sa molécule d'eau ou de méthane. Mais alors pourquoi pouvons nous tirer de l'énergie des hydrocarbures qui sont aussi une molécule ? Cela n'a rien à voir peut-être ?

Comment expliquer la place toute particulière du carbone ? Je sais que c'est un élément pouvant facilement faire des liaisons avec les autres. Mais sait-on pourquoi lui, pour quelle raison ? Ou alors cela ne s'explique pas, et c'est précisément ce qui le définie, c'est un fait c'est tout ?

Quel est le rapport entre une oxydation et une combustion ? Les deux sont liés par l'oxygène, mais je ne comprends pas bien là encore quel est le rôle des oxydes et pourquoi certaines molécules sont aussi stables, et d'autres pas...

Toutes ces réponses vont sûrement m'aider à comprendre une question générale qui englobe le tout, qui est celle de la propriété et des comportements des éléments chimiques ou des molécules. Je n'arrive pas à identifier les limites qu'il y a dans ce domaine. Le nombre fini d'éléments chimiques en est une, les conditions de pressions et de températures en sont une autre. Mais je me demande toujours par exemple, pourquoi il y a de l'eau sous la surface de certains satellites du système solaire. Si c'est un liquide que nous avons trouvé, pourquoi ce ne serait pas un autre élément qui aurait la même densité ? On parle du cycle de l'eau sur Terre, du cycle du méthane sur Titan, pourrait-il y avoir un cycle du calcaire, du protoxyde d'azote ou de glucose ailleurs ? Si non, j'aimerai que l'on m'explique de manière générale avec des grandes lois physiques / chimiques si cela existe pour ces sujets. Ou alors il s'agit de cas par cas sans grandes règles générales, que l'on doit toujours appliquer aux conditions naturelles de pression et de températures de l'endroit où l'on se trouve ?

Voilà, c'est un peu décousu et je m'en excuse, mais c'est une sorte de synthèse de mes incompréhensions qui me semblent avoir une réponse commune, qui ne répondra pas vraiment à tout en particulier, mais en plus de mes connaissances, j'aimerai savoir s'il me manque des clés pour comprendre des grandes généralités qui pourraient me faire comprendre des choses aussi précises.

Merci pour vos réponses !
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[moco]

Que de questions !!
1. Non. Il n'y a pas de continuité ou de linéarité systèmatique entre les éléments chimiques. Et tout le monde le regrette. Il est vrai qu'il y a parfois des débuts d'interrelation entre deux ou trois éléments voisins. Mais cette tendance ne s'étend jamais très loin.
2. Personne ne sait pourquoi on trouve des éléments très lourds près de la surface de la Terre. Ni pourquoi les minerais sont si inégalement dispersés sur toute la Terre.
3. Le fer a une place centrale, parce que sa synthèse à partir de protons et de neutrons est celle qui dégage le plus d'énergie. C'est donc l'atome le plus stable de tous les éléments du tableau périodique.
4. On ne peut dater que les atomes d'uranium qui se sont désintégrés naturellement. S'ils ont subi une fission, on ne peut plus les dater. Mais la fission ne se produit pas spontanément (sauf pour une source d'uranium du Gabon)
5. L'abondance des éléments n'est pas proportionnelle au nombre de protons. On ne sait pas bien comment l'expliquer.
6. La synthèse originelle des premiers noyaux n'est jamais simple. par exemple, deux noyaux d'hélium ne peuventt pas réagir l'un sur l'autre, car oil se formerait un noyau de béryllium-8 qui hélas n'existe pas. Personne ne sait pourquoi le béryllium-8 n'existe pas plus longtemps que la durée de la collision de deux noyaux d'hélium. Et pourtant il a tout pour être stable. Un nombre pair de protons, et de neutrons. De toute manière la fusion nucléaire se fait toujours par interaction de deux protons avec le noyau cible.
7. Personne ne sait pourquoi le météorite dont tu parles est fait d'iridium. C'est une observation qu'il faut prendre comme telle.
8. La fusion de l'hydrogène ne se produit pas avec des atomes d'hydrogène. Elle ne se produit qu'avec des noyaux d'atomes d'hydrogène, donc des atomes qui ont perdu leur électron extérieur.
9. Personne ne sait comment expliquer la proportion des éléments présents à la surface de la Terre. Pourquoi y a-t-il tant de silicium et d'oxygène ? Mystère !
10. Une combustion est une oxydation particulière, qui est rapide et produit beaucoup de chaleur.
11. Personne sait pourquoi telle molécule d'oxyde est plus stable qu'une autre molécule d'oxyde. Ce sont des grandeurs qu'on détermine par mesure, mais qu'on ne peut pas calculer a priori.
Il me semble qu'on peut apporter la même réponse à toutes lea autres questions que tu te poses, à savoir qu'il est impossible de calculer systématiquement les propriétés des atomes et molécules. Rien ne remplacera l'expérience.
Peut-être qu'un jour on trouvera le moyen de calculer les propriétés chimiques dont tu parles. Qui sait ? Cela fera des Prix Nobel en perspective.

[Baal149]

Bonjour,

Ca en faut des questions !
Par contre toutes ces questions recoupent des domaines assez différents. Il serait préférable de diviser tes questions dans différentes sections du forum si tu veux des réponses plus complètes. En attendant je peux commencer à te répondre :

Existe-t-il une linéarité ou une continuité dans les propriétés des éléments chimiques ?

Oui et non. Si les scientifiques ont imaginé un Tableau Périodique pour classé les éléments, c'est bien parce qu'il y a des similitudes entre certains éléments (que ça soit horizontalement ou verticalement). Mais il n'y a pas véritablement de continuités dans les propriétés. Chaque élément peut avoir des applications propres et on ne donc pas forcement les substitués par d'autres éléments approchant.
Si ça t'intéresse, tu peux ouvrir un nouveau sujet à ce propos.

Les éléments lourds ont coulés vers le centre de la Terre lors de sa formation, comment expliquer que nous trouvions des éléments plus lourds proches de la surface, tels que tous les métaux par exemple ? Et pourquoi le fer a-t-il une place si centrale dans tout ?

Il faut voir la Terre à ces début comme une grosse bouillie visqueuse. Les éléments lourds auront tendances à se rapprocher du centre oui. Mais vu que la bouillie était très visqueuse, l'organisation qui en résulte ne peut pas être parfaite. Si tu rajoutes le fait que tu as en permanences des remontés venant des profondeurs de la Terre (volcanisme), il n'est pas surprenant de se retrouver avec des métaux en surface. Si tu regardes sur wikipédia les différentes proportions des éléments en fonctions de la profondeur, tu verras tout de même une grande différence de composition entre les différentes couches. Pourquoi on a une telle répartition sur Terre ? Peut être il y a des explications derrière, mais je l'ignore.

L'abondance des éléments chimiques est-elle proportionnelle à leur nombre de protons ?

Il y a une tendance dans la répartition des éléments en fonction de leurs nombre de protons : voir le graphique sur wikipédia https://fr.wikipedia.org/wiki/Abonda...ents_chimiques
Mais la formation des éléments chimiques étant liée à plusieurs phénomènes bien différents, il n'y a pas de proportionnalité stricte.

Dans toutes les sources de vulgarisation que j'ai pu consulter, il est toujours question de carbone et d'oxygène quand on parle de nucléosynthèse stellaire. Pourquoi ne dit-on jamais que l'hélium fusionne en lithium, le lithium en béryllium, le béryllium en bore etc ?

La météorite de Chixulub était composée d'iridium comme on le sait grâce à la limite des couches géologiques entre le crétacé et la paléogène. Pourquoi l'iridium alors que les météorites sont principalement composées de fer ? Pourquoi pas de l'argent, du niobium ou encore du zirconium?

Pour le coup, je ne sais pas pas du tout. Tu devrais ouvrir un nouveau sujet (dans astronomie) pour ces deux question et tu peux y rajouter la question précédente si tu veux plus de réponses.

Il y a quelque chose qui m'échappe avec la demi-vie d'un élément radioactif. J'ai l'impression qu'il manque des données pour pouvoir expliquer le phénomène. Comment savoir si une quantité donnée d'un matériau est prise dans son entièreté pour s'assurer qu'on parle bien de tout l'échantillon et non pas d'une seule partie ? Par exemple, si on prend un échantillon d'uranium 235 que l'on souhaite dater, on prend sa demi-vie pour savoir de quand l'échantillon date, d'accord. Mais si ce qui reste on le coupe en deux, et bien le résultat est complètement faussé non?

Quand on date, on utilise l'abondance de l'élément en question mais aussi l'abondance de son produit de désintégration (au passage on n'a pas besoin de mesurer la radioactivité pour cela). Donc peu importante la quantité d'échantillon ou même la composition de l'échantillon (si ton uranium est mélanger à d'autres éléments, on s'en sort tout de même). On fonction de l'abondance relative des deux (et du temps de demi-vie) on peut en déduire l'âge de l'échantillon (NB : c'est vrai pour un échantillon dont la composition est statique dans le temps ; et donc ça n'est pas possible pour un être vivant dont la composition chimique est renouvelé en permanence).

On peut tirer de l'énergie de l'hydrogène en le fusionnant, mais est-ce que cela a un rapport avec le fait qu'il faille qu'il soit pur et non lié ? J'imagine que oui puisqu'aujourd'hui pour fabriquer de l'hydrogène il faut l'arracher à sa molécule d'eau ou de méthane. Mais alors pourquoi pouvons nous tirer de l'énergie des hydrocarbures qui sont aussi une molécule ? Cela n'a rien à voir peut-être ?

Rien à voir. Dans un cas (fusion) on utilise le noyau de atome (d'ailleurs dans les étoiles ou dans les réacteurs à fusion qu'on fabrique la matière est sous forme de plasma, c'est à dire que les électrons sont séparés des noyaux). Manipuler les noyaux (domaine de la physique) permets le dégagement de grandes quantités de chaleurs comparées à la manipulation des électrons (domaine de la chimie).

Comment expliquer la place toute particulière du carbone ? Je sais que c'est un élément pouvant facilement faire des liaisons avec les autres. Mais sait-on pourquoi lui, pour quelle raison ? Ou alors cela ne s'explique pas, et c'est précisément ce qui le définie, c'est un fait c'est tout ?

Il a l'avantage de pouvoir faire 4 liaisons (peu d'atome en sont capables). Et les liaisons qu'il forme avec d'autres éléments relativement abondants (H, N, O, S, etc) sont particulièrement stables. Ce qui fait que les molécules formées avec le carbone ne vont pas se briser à la moindre radiation ou au moindre coup de chaleur sur Terre.
Et le pourquoi les liaisons formés avec le carbone sont stables ça doit être d'une part lié au fait qu'il s'agit d'un élément léger (première ligne du TPE) dont les électrons sont proches du noyaux. Ça a pour conséquence un abaissement du niveau de l'orbitale atomique (dans le sens négatif) de l'atome de carbone ce qui induit en conséquence un abaissement du niveau (dans le sens négatif aussi) des orbitales moléculaires qu'il formerait avec d'autre atome (ceci en comparaison des atomes des couches supérieurs du TPE). D'autre par, si on compare avec les éléments qui sont sur la même ligne, le carbone à une électronégativité (capacité de l'atome à attiré des électrons) intermédiaire est peut aussi bien se lier avec des éléments qui ont de grandes électronégativité que d'autre possédant des électronégativités plus faible ; une trop grande différence d'électronégativité ayant pour conséquence d'avoir une liaison qui a plus de chance de rompre au profit de l'élément le plus électronégatif.

Quel est le rapport entre une oxydation et une combustion ? Les deux sont liés par l'oxygène, mais je ne comprends pas bien là encore quel est le rôle des oxydes et pourquoi certaines molécules sont aussi stables, et d'autres pas...

Une combustion est une oxydation particulière (impliquant de l'oxygène et des molécules). Mais tu as d'autres oxydants notamment les halogènes (chlore par exemple) induisant des réactions d'oxydations n'impliquant pas l'oxygène. Dans les batteries, tu as des réactions d'oxydation-réduction qui ne font pas intervenir l'oxygène.
Sans plus d'exemple, c'est difficile de dire pourquoi certaines molécules sont plus stables que d'autres. Il y a beaucoup de cas de figure.

TMais je me demande toujours par exemple, pourquoi il y a de l'eau sous la surface de certains satellites du système solaire. Si c'est un liquide que nous avons trouvé, pourquoi ce ne serait pas un autre élément qui aurait la même densité ? On parle du cycle de l'eau sur Terre, du cycle du méthane sur Titan, pourrait-il y avoir un cycle du calcaire, du protoxyde d'azote ou de glucose ailleurs ? Si non, j'aimerai que l'on m'explique de manière générale avec des grandes lois physiques / chimiques si cela existe pour ces sujets. Ou alors il s'agit de cas par cas sans grandes règles générales, que l'on doit toujours appliquer aux conditions naturelles de pression et de températures de l'endroit où l'on se trouve ?

Tu peux très bien avoir des cycles pour touts les éléments. C'est simplement régi par les conditions de pressions et de températures. Par contre dans le cas de molécules, il faut voir que tu es limité par le domaine de stabilité de ta molécule. Le glucose par exemple est très stable à température ambiante. A plus haute température il va sans doute se dégrader avant même de rentrer en ébullition (la notion d'ébulition dans ce cas n'a d'ailleurs plus de sens). Dans le cas du calcaire (CaCO3), il faut également voir que tu vas avoir un dégagement de CO2 avant même d'avoir un changement physique pour ton matériaux.
Donc quand on parle d'élément pur, tu peux être facilement solide/liquide/gazeux (ca ne dépend que de la température et de la pression qui par contre peuvent être relativement élévés). Dans les autres cas faut voir au cas par le domaine de stabilité du matériaux ou de la molécule.

[HSbF6]

Bonjour,

Je vais apporter une réponse peut-être un peu moins catégorique à ta première question (concernant la linéarité des propriétés chimiques). On peut mettre en évidence une redondance des propriétés chimiques surtout au niveau des colonnes. En effet, tous les éléments d'une même colonne ont le même nombre d'électrons de valence (c'est à dire le nombre d'électrons pouvant faire une liaison avec un autre atome). Ainsi, ils vont tous former plus ou moins les mêmes structures moléculaires pour gagner en stabilité. Cela est encore plus vrai au niveau des colonnes au extrêmes du tableau. Les principaux exemples sont:

- Les métaux alcalins (1ere colonne: Lithium, Sodium, Potassium etc...), possédant 1 électron de valence. Ils sont connus pour le grande réactivité (notamment avec l'eau), qui leur permet de perdre un électron de valence, et donc de gagner en stabilité.

- Les halogènes (17e colonne: Fluor, Chlore, Brome etc...), ayant 1 électron manquant pour compléter leur dernière couche électronique. Ils vont donc s'associer pour gagner cet électron manquant.

- Egalement la 2e colonne (métaux alcalino-terreux), avec des propriétés chimiques similaire aux métaux alcalins, mais une plus faible réactivité.

Après il existe d'autre continuité de propriétés chimiques (gaz nobles, caractérisé par leur stabilité élémentaire; métaux pauvres (Aluminium, Gallium, Indium...), caractérisé par leur faible point de fusion etc...). Mais des lors qu'on parle de continuité au niveau d'une ligne, les ressemblances sont moins frappantes qu'avec les colonnes évoquées précédemment

[A voir en vidéo sur Futura]

[Floda200489]

Merci pour vos réponses ! Je ne suis pas sûr de tout retenir mais je vais revenir lire régulièrement ces messages pour mieux comprendre

[Floda200489]

Bonjour,

Malgré vos réponses sur la question moco et Baal, je n'arrive toujours pas à comprendre l'histoire de la demi-vie, désolé...

Si je prends un échantillon, sa demi-vie sera de tant et il aura perdu la moitié de sa radioactivité. C'est bien ce que j'entends souvent.

Mais si on coupe en deux cet objet, et bien la radioactivité des deux blocs se verra réduite puisque la prochaine désintégration arrivera avec autant de probabilité pour les deux, donc ça va décroître plus vite.
Bon je provoque un peu, je me doute que ce n'est pas si simple, donc je reformule ma question : en quoi un atome qui va se désintégrer est lié à un autre dans un objet ? Pourquoi les deux ne sont pas indépendant et en quoi la désintégration de l'un fait que les autres ne se désintégreront pas tout de suite ?

Et une question un peu naïve encore une fois : comment on connait les périodes extrêmement longue des désintégration ?

Je vois bien qu'il me manque juste la clé pour comprendre le tout, il y a quelque chose que je ne vois pas, il me manque l'illumination, aidez-moi s'il vous plait

[XK150]

Salut ,

L'activité A est le nombre de désintégrations par unité de temps d'une population N(0) d'atomes radioactifs .
Si l'unité de temps choisie est la seconde , une désintégration par seconde se nomme 1 becquerel = 1 Bq .

L'activité A dépend de la masse de l'élément radioactif , c'est à dire du nombre N(0) d'atomes radioactifs présents à l'instant t , la demi-vie est une constante qui s'applique à toutes les masses ( d'un même radio-élément ):
m1 ( N(0) ) entraîne A1 : au bout d'une période t , Il reste 1/2 m1 ( 1/2 N(0) ) et donc A1 est devenue 1/2 A1 .
Si m2 = 1/2 m1 ( 1/2 N(0) ) entraîne A2 = 1/2 A1 : au bout d'une période , il reste A2/2 = 1/4 A1 .

Répondre à la dernière question nécessite de connaître la relation de base apprise à la première de cours cours de radioactivité : A = λ N .
Vous mesurez A , vous connaissez N ( souvent par pesée ) , vous en déduisez λ , et λ est relié à la demi-vie par la relation λ = 0.693/t , vous obtenez t , demi-vie ou période .

Au bout d'un 1/4 heure de comptage , vous avez la période ( demi-vie ) d'un radio-élément de 100 000 ans de période ...

[Baal149]

Il faut voir que, pour les éléments radioactifs (ceux dont le noyaux est instable) chaque atome pris individuellement à, chaque secondes, une certaine probabilité de se désintégrer (et cette probabilité et la même pour tous les atomes de même configuration). Et cette désintégration est indépendante de ce qui se passe autour (des autres atomes donc).
De plus, une fois désintégrer, l'atome ne peut plus revenir en arrière.
La résultante de ces deux fait à pour conséquence que, statistiquement et pour un groupe d'atome, la moitié de ces atomes vont s'être désintégrer après un temps prévisible. D'ailleurs, vu qu'on est sur des statistiques, ce temps est associé à une incertitude.

Si tu divises ton échantillon en deux. Le temps de demi-vie ne bouge pas. Il reste le même. Au bout de ce temps de demi-vie, chaque échantillon aura perdu la moitié de ses atomes. Si tu reassocie les deux échantillons ensemble, tu additionnes un quart désintégré de ton échantillon 1 avec un autre quart désintégrer de ton échantillon 2 (ce qui fait la moitié du total). Et tu as la même chose pour pour se qui ne s'est pas désintégrer.
Quelque soit la manière dont tu retournes le problème, ça reviens au même de séparer ton échantillon en 2, 10 ou 1000

[Deedee81]

Salut,

Et une question un peu naïve encore une fois : comment on connait les périodes extrêmement longue des désintégration ?

Dans un échantillon de quelques grammes, disons, il y a des millions de milliards de milliards d'atomes. Donc même avec une demi-vie extrêmement longue, il y a toujours bien l'un ou l'autre atome qui se désintègre. Même s'il y en a peu (même un par seconde, c'est tout bon). On le mesure, un peu de calcul et hop c'est fait

[moco]

Tu peux prendre le cas du radium-226, dont on mesure que un gramme se désintègre à raison de 37 milliards de noyaux par seconde. Un gramme, c'est 1/226 mole de radium. Or une mole c'est 6.02 10^23 atomes. Un gramme Ra-226 contient donc 6.02 10^23 /226 atomes. S'il s'en désintégre 3.7 10^10 par seconde, cela fait une proportion de (3.7 10^10)/(6.02 10^23/226) par seconde. C'est une très petite proportion, mais elle reste constante au cours du temps. Un petit calcul et on en tire le temps qu'il faudra en secondes pour que la moitié des atomes soit désintégré. On trouve 1620 ans, et on n'a pas besoin d'attendre 1620 ans pour en être sûr.

[Tawahi-Kiwi]

Salut,

Les éléments lourds ont coulés vers le centre de la Terre lors de sa formation, comment expliquer que nous trouvions des éléments plus lourds proches de la surface, tels que tous les métaux par exemple ? Et pourquoi le fer a-t-il une place si centrale dans tout ?

C'est une idée partiellement fausse; et contrairement a ce que moco raconte, on sait tres bien pourquoi les éléments se trouvent dans differentes enveloppes terrestres. Certains sont compliqués, comme le rhenium ou l'indium, mais la plupart, c'est de la géochimie élementaire.

Ce qui coule, ce sont les composés lourds, suivant entre autre, la loi de Stokes (=les grosses particules coulent plus vites que les petites). Donc, dans le cas du noyau, pendant les quelques millions d'annees ou la Terre globale etait partiellement liquide, les grosses goutelettes de fer et de nickel (métallique) ont pu couler dans une matrice silicatée qui contient des silicates de magnesium, aluminium, fer, calcium essentiellement.
Ces goutelettes contiennent également de petites quantités d'éléments (les platinoides notamment) qui vont finir en grande partie dans le noyau, les rendant tres rares a la surface de la Terre (cf. question suivante).

L'uranium, pourtant tres lourd sous sa forme élémentaire, n'a aucune affinité avec le fer metallique, et n'a jamais été en concentration suffisante pour couler de lui meme. Il est juste dilué dans la masse. Sa concentration dans la croute est liée a d'autres phenomenes chimiques, notamment sa preference a passer en phase liquide lorsque la roche fond (comme beaucoup d'éléments qui forme la croute terrestre et qui sont rares dans le manteau). La roche qui fond a presque toujours une densité inférieure a la roche solide, donc elle se déplace vers la surface, entrainant les quelques pouilliemes de % d'uranium qu'elle contient.

La météorite de Chixulub était composée d'iridium comme on le sait grâce à la limite des couches géologiques entre le crétacé et la paléogène. Pourquoi l'iridium alors que les météorites sont principalement composées de fer ? Pourquoi pas de l'argent, du niobium ou encore du zirconium?

La météorite de Chicxulub est vraisemblablement une chondrite, donc grosso-modo, la composition de la Terre avant qu'elle ne se sépare en un noyau+manteau+croute.

Ces météorites sont composées d'un mélange d'alliage fer-nickel et de silicates. L'alliage fer-nickel est également tres riche (relativement) en platinoides (dont l'iridium).

Comme la tres grande majorité de l'iridium terrestre est parti avec le fer-nickel dans le noyau, il est tres rare en surface. Lorsqu'une météorite arrive en surface, cela saupoudre la surface terrestre d'une quantité d'iridium, qui vu sa rareté, donne une anomalie positive tres visible dans les roches. C'est donc un marqueur sedimentaire de choix pour reperer ce genre d'evenement. On pourrait utiliser les autres platinoides, mais l'iridium est le plus rare, donc le plus evident.

Argent, niobium, zirconium, sont typiquement des éléments qui finissent dans la croute (comme l'uranium ci-dessus). Il y en a extrement peu dans le noyau, et tres peu dans le manteau. Du coup, ce n'est pas aussi utile pour identifier une strate sédimentaire contaminée par une météorite.

pourrait-il y avoir un cycle du calcaire

Il y a un cycle du CO₂ sur Terre. Il a profondément changé au cours des milliards d'années avec l'oxydation de l'atmosphere, et notamment, le stockage de ce CO₂ sous forme de carbonates (calcaire entre autre) et matiere organique.

T-K

[Tawahi-Kiwi]

On le mesure, un peu de calcul et hop c'est fait

En pratique, il doit y avoir d'autres soucis car certains isotopes utilises en geochronologie ont toujours des incertitudes qui sont de loin le facteur limitant, voire des incertitudes de 100% (le samarium 146 par exemple, mais c'est sans doute le materiau source qui pose probleme dans ce cas-la).
Il y a egalement des inconnues (a ma connaissance, non resolues) sur les effets de l'environnement chimique sur des milliards d'annees. la demi-vie de l'uranium 238 tetravalent, etablie a la troisieme decimale, n'est peut etre la meme que la demi-vie du meme uranium, hexavalent. Mais les applications pratiques seraient limitees eseentiellement a une augmentation des barres d'erreurs sur les ages hadeen et pre-terrestre.

T-K

[Deedee81]

Salut,

Oui, tu as raison, je parlais évidemment de substances très pures mais faut d'abord arriver à en avoir (pas toujours simple de séparer les isotopes). Réaction de physicien (sans le géo devant)

Tiens, j'aurais pensé qu'il ne peut pas y avoir d'effet de l'environnement chimique (à part bien sûr, des migrations de substances ou un rayonnement direct ou secondaire d'un autre isotope ou plus rarement la radioactivité par capture électronique : c'est à ça que tu fais référence où il y a d'autres influences que je ne connaitrais pas ?

[Tawahi-Kiwi]

Tiens, j'aurais pensé qu'il ne peut pas y avoir d'effet de l'environnement chimique (à part bien sûr, des migrations de substances ou un rayonnement direct ou secondaire d'un autre isotope ou plus rarement la radioactivité par capture électronique : c'est à ça que tu fais référence où il y a d'autres influences que je ne connaitrais pas ?

Non, je pense que ce sont des perturbations infimes par l'environnement éléctronique, qui aurait un effet sur la demi-vie a je ne sais combien de décimales.
C'est une hypothese que j'ai entendue venant d'un geochronologiste reputé* qui a daté a l'uranium-plomb des phosphates dans une météorite a 4,571.XX0.000 milliards d'années (je ne sais plus les valeurs des 'X') a ±35000 ans, toutes erreurs analytiques et materielles considerées. L'erreur étant ridiculement faible pour un materiau aussi vieux, il avait mentionné que si un faible effet existait, cette barre d'erreur serait considerablement plus grande.

Je ne sais pas dans quelle mesure c'est possible, mais le gars s'y connaissant un brin plus que moi, j'ai supposé que ce n'était pas une remarque completement non fondée.

T-K

[Deedee81]

Non, je pense que ce sont des perturbations infimes par l'environnement éléctronique, qui aurait un effet sur la demi-vie a je ne sais combien de décimales.

Ah oui, d'accord, à 3 ou 4 décimales c'est fort possible. Les orbitales "passant par le noyau". Et pour calculer l'effet, bonjour !!!!

Et pour l'effet sur de trèèèès longues durées, ma foi, c'est possible je suppose. Je ne peux que faire confiance.

[Tawahi-Kiwi]

Par exemple, si on prend un échantillon d'uranium 235 que l'on souhaite dater, on prend sa demi-vie pour savoir de quand l'échantillon date, d'accord. Mais si ce qui reste on le coupe en deux, et bien le résultat est complètement faussé non ? ....

...

Si je prends un échantillon, sa demi-vie sera de tant et il aura perdu la moitié de sa radioactivité. C'est bien ce que j'entends souvent.

Je reviens sur cette partie la, puisque ta question initiale etait en fait axée sur la datation.

On ne mesure pas la radioactivité pour dater une roche (on pourrait, mais ce serait tres imprécis, moyennant beaucoup d'hypotheses problématiques). Dans le cas de la datation a l'uranium, ce que l'on utilise c'est le rapport entre uranium et plomb*. Et un rapport ne change pas quelque soit la quantité que tu utilises.

que ce soit 100 millions d'atomes d'uranium-235 / 20 millions d'atomes de plomb-207 ou 5 millions d'atomes d'²³⁵U / 1 million d'atomes de ²⁰⁷Pb; le rapport est le meme, et c'est lui qui importe dans la geochronologie.

*Dans le cadre de la datation Uranium-Thorium-Plomb classique (> supérieure au million d'années), les durées sont telles que l'on peut ignorer les produits de désintegration intermediaire entre uranium & thorium et le plomb. Ils ont tous des demi-vie negligeables vis-a-vis de la demi-vie des isotopes initiaux (²³⁵U, ²³⁸U et ²³²Th), donc ce qui est utilisé, ce sont les rapports entre ²³⁵U, ²³⁸U et ²³²Th, ²⁰⁸Pb, ²⁰⁷Pb, ²⁰⁶Pb et ²⁰⁴Pb, conjointement pour améliorer la precision des résultats.

T-K

[Floda200489]

Merci à tous pour vos réponses

[Floda200489]

Bonjour,

Je reviens sur ce sujet pour un problème simple :

Pourquoi quand un élément se désintègre, il en produit un plus lourd ? Ça j'avoue j'ai jamais compris... Intuitivement je pensais que ça se divisait en des atomes plus légers mais visiblement c'est faux... Il vient d'où le proton ajouté ?

Merci !

[gts2]

Bonjour,

Pourriez-vous préciser votre question avec un exemple d'un élément qui de désintègre en en donnant un plus lourd ?

La division en atomes plus légers, c'est plutôt une réaction nucléaire qu'une désintégration.

[Deedee81]

Salut,

Je confirme que la désintégration radioactive donne des noyaux plus légers pas plus lourds ! (la différence peut être plus ou moins importante, tout dépend de la désintégration).

Il peut y avoir un proton de plus, mais dans ce cas il y a forcément un neutron de moins. C'est typique de la radioactivité bêta qu transforme un neutron en proton avec émission d'un électron et d'un antineutrino.
Le noyau voit sa position avancer d'une case dans le tableau périodique. Mais il n'est pas plus lourd.
(la confusion doit venir de là, la place dans le tableau)

Un exemple simple, le tritium (deux neutrons et un proton, c'est de l'hydrogène lourd ou parfois dit superlourd, le terme d'hydrogène lourd étant plus souvent attribué au deutérium).
Par radioactivité bêta il se transforme en hélium 3 (deux protons et un neutron).

Mais le tritium a un une masse de 3.01604 (en unité de masse atomique)
Et l'hélium 3 a une masse de 3.01603
donc plus léger (de peu, un électron en moins c'est peu en masse et de plus la radioactivité du tritium est peu énergétique) même s'il est une case plus loin dans le tableau périodique
EDIT attention aux masses indiquées dans le tableau périodique : celui-ci ne détaille quasiment jamais les isotopes et la masse indiquée est souvent une masse moyenne pondérée par les abondances naturelles

[Floda200489]

Ah oui merci, la confusion venait effectivement de là. C'était par exemple lorsque j'entendais que lors d'une explosion nucléaire, du plutonium était créé. Ou alors lorsque le carbone 14 se transforme en azote, je ne comprenais pas bien ^^'

[Deedee81]

C'était par exemple lorsque j'entendais que lors d'une explosion nucléaire, du plutonium était créé. Ou alors lorsque le carbone 14 se transforme en azote, je ne comprenais pas bien ^^'

Ok pour le deuxième exemple. Mais pour le plutonium c'est différent. C'est l"uranium qui en absorbant des neutrons se transforme en plutonium. Quoi que dans une explosion nucléaire ça doit être passablement complexe (et évidemment dans les bombes au plutonium il est là dès le départ) (*).
https://laradioactivite.com/energie_...duplutonium239

Procédé utilisé pour fabriquer du plutonium (**) (soit pour les surgénérateurs soit à usage militaire (***)). Et là effectivement il y a absorption d'un neutron donc le plutonium formé est plus lourd que l'uranium 238 initial (c'est pas les deux petites émission bêta intermédiaires qui vont changer la donne).

EDIT
(*) je ne trouve rien dans ce sens. D'autant que dans une bombe A à uranium, c'est le uranium 235 (très enrichi, dit "qualité militaire") et il est fissile.
Mais il doit y en avoir un peu de produit. Ceci-dit, vu les dégâts et le nombre d'isotopes radioactifs produits ce n'est probablement pas le plus ennuyant.
(**) Notons que le plutonium est une belle saleté : toxique, radioactif,.... mais couteux. Trois bonne raison de le recycler (ce qui se fait)
(***) autre usage, sympa : comme source d'énergie pour les sondes spatiales de très longue durée de vie :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Progra...A9n%C3%A9rales
C'est la chaleur du plutonium (du 238 ici, il chauffe à cause de sa radioactivité (****)) qui alimente un thermocouple et de là donne du courant électrique.
Sa demi-vie est 87 ans. De quoi voir venir (en fait ce n'est pas ça qui limite la durée de vie des sondes, c'est plutôt l'usure et les conditions extrêmes de l'espace)

(****) Elevée. Evidemment.
L'uranium 238 est très peu radioactif (demi vie en milliards d'années) : j'ai même tenu une boule d'uranium dans mes mains et je ne suis pas devenu fluorescent.
Mais j'aurais fait ça avec du 235 ou du plutonium, je ne serais plus de ce monde.

[Tawahi-Kiwi]

L'uranium 238 est très peu radioactif (demi vie en milliards d'années) : j'ai même tenu une boule d'uranium dans mes mains et je ne suis pas devenu fluorescent.
Mais j'aurais fait ça avec du 235 ou du plutonium, je ne serais plus de ce monde.

Euuhh, la demi-vie de l'uranium 235 est de plusieurs centaines de millions d'annees. La principale difference il me semble est qu'il est fissible par rapport a l'uranium-238.
A moins de tenir une boule de masse critique, je n'ai pas l'impression que ce sera pire que 238. Ou fais-je une erreur ?

T-K

[Deedee81]

Euuhh, la demi-vie de l'uranium 235 est de plusieurs centaines de millions d'annees. La principale difference il me semble est qu'il est fissible par rapport a l'uranium-238.
A moins de tenir une boule de masse critique, je n'ai pas l'impression que ce sera pire que 238. Ou fais-je une erreur ?

Non, tu as raison. Evidemment à courte durée de vie c'est très radioactif. Mais ce n'est pas le seul facteur. Le 235 étant fissile il a tendance à émettre des neutrons qui sont extrêmement nocifs.
Et plus on approche de la masse critique évidemment, pire c'est.

Comme lors du projet Manathan : lors de l'analyse la criticité ils ont accidentellement fait tomber deux demi-sphères (u235 ou Pu239 me souviens plus) l'une sur l'autre.
Un des scientifiques a eut le bon réflexe, taper dessus violemment pour les séparer. Il a demandé aux autres de ne pas bouger et noter leurs positions.
Et après quelques calculs "ça va pour tous".... sauf pour lui. Il est mort peu après.

J'ai retrouvé :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Louis_Slotin
c'était du plutonium

[XK150]

Pas de panique .... Activité massiques :
Uranium naturel ( évidemment avec ses descendants ) : 50.4 MBq/kg
238U pur : 12.4 MBq/kg
235U pur : 78.4 MBq/kg

Tout ceci reste des valeurs faibles , le principal problème reste les alphas émis .

[XK150]

On peut d'ailleurs se demander si quelqu'un possède du 238U ou du 235U purs ( au moins en quantités notables ) ...

Les limites de l'enrichissement des systèmes classiques ( si l'on peut dire " classiques " ) se situent vers 97% , les derniers % étant très coûteux en énergie .
On a donc , au mieux , 235U ( 97%) + 238U(3% ) ou , à l'autre bout de la chaîne 235U(0.2%) + 238U( 99.8%).

Donc , le 238U industriel , est " presque" pur .

Ceci en masse ou en noyaux , ce qui est quasiment la même chose . Et en négligeant le 234U radiogénique : 0.0055% dans le naturel ; Celui-là , se retrouve dans 235U , frère plus proche de lui que 238U...

[Deedee81]

Salut,

Pas de panique

Akuna matata. On ne tombe pas souvent sur ce genre de substance

Et tu as raison, les alphas sont plus nocifs que les bêtas.

[Deedee81]

On s'est croisé. Le 238 que j'ai manipulé était de l'uranium appauvri, utilisé comme protection pour des pastilles de.... sais plus quoi, un truc très radioactif pour la radiographie gamma industrielle.
Mais je ne saurais te dire le pourcentage.

[Floda200489]

Merci pour cet échange et les réponses, très instructif !

[Floda200489]

Salut !

Maintenant que j'ai bien mieux compris l'histoire de la demi-vie, j'ai tout de même une question dans son prolongement : sommes-nous d'accord pour dire que dans l'absolu, rien n'interdit à chacun des atomes de se désintégrer en même temps, et que donc la règle de la demi-vie ne tiendrait plus ? Même si évidemment c'est extrêmement peu probable ^^'

Ensuite j'ai d'autres questions :

J'ai entendu dire dans une vidéo du Réveilleur sur le nucléaire (désolé je ne trouve plus la vidéo en question), où il prononce une phrase avec peu de sérieux, un peu drôle : "je trouve ça étrange qu'il y ait autant de critiques sur le nucléaire alors que les centrales nucléaires font justement baisser le niveau de radioactivité total de la Terre en accélérant le processus" (en substance, c'est ce qui y est dit). J'ai trouvé cette vision très intéressante et je voulais savoir à quel point c'était sérieux ou pas ^^'

Ensuite, je me suis familiarisé un peu avec la vallée de la stabilité. On y voit des atomes instables, d'accord. Mais alors tout ce qui est au delà de la zone d'instabilité, ce sont des conditions non réalisées car réellement impossibles ? Ou alors il s'agit aussi d'instabilité ? Par exemple qu'est-ce qui interdit à un atome d'hydrogène de posséder 16 neutrons ? 45 ? 127 ?

Enfin, une question concernant nos manières de représenter les choses, qui sous-entendent une importance plus grande d'une telle chose. Le tableau périodique est construit selon le nombre de protons dans le noyau. Mais s'agit-il d'une convention ? Aurait-on pu créer un tableau basé sur le nombre de neutrons et ainsi inverser les mots "éléments" et "isotopes" ? Ou alors cette idée est complètement bête car ce sont bien les éléments qui déterminent les propriétés de la matière ? Pourquoi je demande ? Parce que j'aimerai aussi savoir si deux isotopes d'un même élément pouvaient être plus différents que deux éléments eux-mêmes. La place centrale donnée à l'élément dans le tableau est-elle justifiée ou non ?

Merci pour vos réponses !