Pourquoi sont-ils instable ?

[invite36275041]

Bonjour,

J'ai une question : Pourquoi le carbone 12 et le carbone 13 sont stable alors que le carbone 14 ne l'est pas ?

Merci
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[Deedee81]

Bonjour,

J'ai une question : Pourquoi le carbone 12 et le carbone 13 sont stable alors que le carbone 14 ne l'est pas ?

Trop de neutrons. Le neutron est instable et un neutron lire se désintègre en un proton, un électron et un antineutrino (désintégration bêta).
Dans un noyau, l'interaction forte avec les protons le stabilisent. Mais s'il y en a trop, le gain en énergie suite à la désintégration bêta revient devant la scène.
Ainsi, le noyau d'azote 14 est un peu mois énergétique que le carbone 14, il y a donc radioactivité bêta. Même si celle-ci se produit moins facilement que pour un neutron libre (demi-vie de 20 minutes pour le neutron libre, 5000 ans pour le C14. L'électron devant échapper à l'attraction électrostatique du noyau, il doit franchir la barrière de potentiel pour s'échapper).

J'espère que cela répond à ta question.

[XK150]

Bonjour ,
Toujours pareil ...On voit ici que c'est une question scolaire de niveau seconde :https://www.ilephysique.net/sujet-po...es-303939.html

[Deedee81]

Salut,

Toujours pareil

Bien vu Mais bon, ça ne me dérange pas qu'il pose la question à divers endroits. Même si c'est un peu dommage de faire ça (ça déplait parfois) Et puis j'ai donné une réponse plus précise, na
(mais la vallée de stabilité, j'aurais dû y penser https://fr.wikipedia.org/wiki/Vall%C...stabilit%C3%A9 C'est un bon point de départ pour ce genre de question)

[A voir en vidéo sur Futura]

[stefjm]

(mais la vallée de stabilité, j'aurais dû y penser https://fr.wikipedia.org/wiki/Vall%C...stabilit%C3%A9 C'est un bon point de départ pour ce genre de question)

C'est de la numérologie...

[Deedee81]

C'est de la numérologie...

En plus c'est pas tout à fait faux
(calculer la vallée de stabilité fait encore partie des grands challenges, même si les modèles de noyaux ont extraordinairement progressé ces dernières décennies. Les noyaux les plus faciles à modéliser avec précision sont ceux avec des couches bien remplies et les bords de la vallée c'est tout le contraire)

[KLOUG]

Bonjour
Je ne suis pas sûr qu'aujourd'hui ce soit du niveau de seconde et même de première chez certains élèves
Kloug

[Deedee81]

Je ne suis pas sûr qu'aujourd'hui ce soit du niveau de seconde et même de première chez certains élèves

C'est clair. C'est sans doute une question posée par curiosité ou dans le mauvais forum (de ilephysique).

[albanxiii]

J'ai envie de reformuler la question en : a-t-on à disposition une théorie satisfaisante qui explique la stabilité des atomes de carbones 12 et 13 ainsi que l'instabilité de l'atome de carbone 14 ?

[stefjm]

Satisfaisant? Pas évident de savoir ce qui est satisfaisant...
https://fr.wikipedia.org/wiki/Limite_de_stabilit%C3%A9

[XK150]

J'ai envie de reformuler la question en : a-t-on à disposition une théorie satisfaisante qui explique la stabilité des atomes de carbones 12 et 13 ainsi que l'instabilité de l'atome de carbone 14 ?

Oui , si l'on veut bien se contenter du modèle en couches :
https://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_shell_model
https://www.physicsforums.com/thread...stable.932879/

[Deedee81]

On a des modèles approchés qui donnent d'assez bons résultats, y compris sur pourquoi tel ou tel noyau est stable ou pas, mais vu la complexité il ne faut pas s'étonner d'avoir des écarts quantitatifs.

[Archi3]

Bonjour,
Trop de neutrons. Le neutron est instable et un neutron li[b]re se désintègre en un proton, un électron et un antineutrino (désintégration bêta).

il me semble qu'il serait plus exact de dire qu'il y a "trop de déséquilibre entre neutrons et protons", plutot que "trop de neutrons" car c'est la raison principale de l'instabilité : le carbone 11 qui a moins de neutrons que de protons est aussi instable. La raison n'est pas tout à fait triviale, ni du niveau seconde, puisqu'elle repose sur le principe d'exclusion de Pauli qui fait qu'il est plus favorable de partager à 50 -50 la proportion de neutron et de proton pour éviter de peupler des couches supérieures (dans le modèle en couches) , équivalentes aux orbitales atomiques. Néanmoins la répulsion électrostatique favorise l'excès de neutrons sur l'excès de protons , bien que le neutron isolé soit instable et un peu plus lourd que le proton : ainsi pour les atomes légers , les isotopes stables sont souvent ^2N_NX, ^2N+1_NX, ^2N+2_NX, avec respectivement 0, 1 ou 2 neutrons de plus que le proton. Pour les atomes plus lourds la vallée de stabilité est franchement décalée vers un excès de neutrons.

[stefjm]

Oui , si l'on veut bien se contenter du modèle en couches :
https://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_shell_model
https://www.physicsforums.com/thread...stable.932879/

Avec des nombres magiques!

[Deedee81]

La raison n'est pas tout à fait triviale

Trop de protons

Non, je rigole, c'est vrai que ce n'est pas trivial. Il y a des ruptures d'ailleurs pas toujours facile à comprendre dans la séquence des isotopes (stable puis instable puis à nouveau stable)

EDIT et c'est encore pire quand on essaie de comprendre pourquoi il y a tel ou tel pourcentage de désintégration de tel ou tel type pour un isotope donné. L'aspect quantitatif est difficile à calculer.

Avec des nombres magiques!

Ils furent nommés comme ça à l'époque car découverts expérimentalement et la stabilité constatée état difficile à comprendre, d'où son coté "magique". Le nom est resté.
L'interaction nucléaire étant à très courte portée, les physiciens n'imaginaient pas que le noyau puisse avoir une structure globalement hiérarchisée (comme les électrons dans un atome) avec des couches (comme pour le nombre quantique principal pour les électrons, là on parle parfois aussi de couche, mais plus souvent de "niveau"). Le modèle des couches né peu après a immédiatement expliqué les nombres magiques qui ne l'étaient plus mais ont gardés leur nom. C'est la même situation que les gaz inertes dans le tableau périodique (avec la petite complication qu'on a ici deux sortes de nucléons : proton et neutron, alors que les électrons sont tous seuls autour du noyau, les pauvres créatures solitaires )