neutrons et stabilité des atomes

[invitec7fee94d]

Bonjour à tous,

je voudrais savoir en quoi les neutrons contribuent à la stabilité d'un atome. En effet, les atomes stables sont ceux qui possèdent autant ou presque de protons que de neutrons. Pourquoi?

De plus, la réaction nucléaire produisant le rayonnement solaire combine 2 atomes d'hydrogène pour en former un d'hélium. L'hélium formé est-il un isotrope de l'hélium sans neutron puisque l'hydrogène n'en possède pas? Si oui, cet isotrope est-il stable? ou si non, d'où proviennent les neutrons de l'atome d'hélium formé?

Enfin, dernière question, pourquoi les électrons gravitent-ils autour du noyau sans jamais s'écraser à la surface du noyau? S'ils sont soumis à la force électromagnétique et à la force nucléaire forte, pourquoi ne peut-on pas envisager d'électrons à la surface du noyau?

Merci d'avance à tous pour vos réponses!
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[invite88ef51f0]

Salut,

je voudrais savoir en quoi les neutrons contribuent à la stabilité d'un atome. En effet, les atomes stables sont ceux qui possèdent autant ou presque de protons que de neutrons. Pourquoi?

Les neutrons permettent de renforcer l'effet de l'interaction forte dans le noyau et d'éloigner les protons (qui se repoussement électriquement). C'est pour ça que plus il y a de protons, plus il faut de neutrons.

De plus, la réaction nucléaire produisant le rayonnement solaire combine 2 atomes d'hydrogène pour en former un d'hélium. L'hélium formé est-il un isotrope de l'hélium sans neutron puisque l'hydrogène n'en possède pas? Si oui, cet isotrope est-il stable? ou si non, d'où proviennent les neutrons de l'atome d'hélium formé?

La réponse est simple et devrait te satisfaire : il faut 4 atomes d'hydrogène pour faire de l'hélium dans le Soleil.
http://fr.wikipedia.org/wiki/Chaîne_proton-proton

Enfin, dernière question, pourquoi les électrons gravitent-ils autour du noyau sans jamais s'écraser à la surface du noyau? S'ils sont soumis à la force électromagnétique et à la force nucléaire forte, pourquoi ne peut-on pas envisager d'électrons à la surface du noyau?

Déjà, ils ne "gravitent" pas, ils orbitent à cause de l'attraction électrique. Mais la mécanique quantique nous apprend qu'ils ne peuvent occuper que certains niveaux précis. Du coup, ils ne s'écrasent pas sur le noyau. Mais l'électron a tout de même une faible probabilité de se trouver dans le noyau, ce qui conduit à la capture électronique : http://fr.wikipedia.org/wiki/Capture_électronique

[invite60be3959]

L'hélium formé est-il un isotrope de l'hélium sans neutron puisque l'hydrogène.....

Juste une précision, on dit isotope et non isotrope. Isotrope signifie "invariant par rotation" ce qui n'a rien à voir

[invitec7fee94d]

Merci Coincoin pour tes réponses.

Je comprends maintenant pourquoi un atome ayant un déficit de neutrons par rapport aux protons n'est pas stable. Mais pourquoi est-ce également le cas lorsque l'on a un excédent de neutrons par rapport aux protons?

Quant aux électrons en orbite autour du noyau, peux-tu m'expliquer les causes qui font qu'un électron se trouve sur tel ou tel niveau?

Et merci vaincent pour ta remarque, c'est bien d'isotopes dont je voulais parler!

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite88ef51f0]

Je comprends maintenant pourquoi un atome ayant un déficit de neutrons par rapport aux protons n'est pas stable. Mais pourquoi est-ce également le cas lorsque l'on a un excédent de neutrons par rapport aux protons?

Parce que le neutron n'est pas très stable. Si tu prends un neutron isolé, il a une durée de vie d'environ 15 min. Il se désintègre en proton (qui lui est stable) par radioactivité béta - (c'est-à-dire avec un électron et un anti-neutrino électronique). Énergétiquement, c'est lié au fait que le proton est légèrement plus léger que le neutron.
Donc dans un noyau riche en neutrons, il peut être avantageux de transformer des neutrons en protons par radioactivité béta (mais pas trop non plus sinon la répulsion électrique entre les protons devient gênante).

Quant aux électrons en orbite autour du noyau, peux-tu m'expliquer les causes qui font qu'un électron se trouve sur tel ou tel niveau?

C'est simplement en fonction de l'énergie qu'ils ont. Plus ils ont d'énergie, plus ils peuvent s'éloigner du noyau.

[invitec7fee94d]

Oki tout est beaucoup plus clair maintenant.

Juste quand même une dernière petite question pour la route :
si l'orbite des électrons dépend de leur énergie, d'où vient-elle (charge de l'électron, vitesse de l'électron?) et comment expliquer que l'énergie que possède un électron augmente et diminue par palier?

Thx!

[invite88ef51f0]

L'énergie est sous forme d'énergie électrostatique (l'électron est attiré par le noyau) et d'énergie cinétique.
Pour faire changer un électron de niveau, le mieux est de lui envoyer un photon ayant la bonne énergie. L'électron va alors absorber la lumière et sauter sur un niveau supérieur. Ensuite, il peut éventuellement retomber sur un niveau inférieur en émettant un photon. C'est comme ça que marche l'absorption et l'émission de lumière au niveau atomique.