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L’uranium-238 peut produire un isotope du thorium quand il émet une particule 𝛼. Laquelle des équations suivantes décrit correctement ce processus de transmutation ? (A) U 238 92 forme Th 236 90 plus He 2 2. (B) U 238 92 forme Th 235 90 plus He 3 2. (C) U 238 92 forme Th 234 92 plus He 4 0. (D) U 238 90 forme Th 234 92 plus He 4 2. Ou (E) U 238 92 forme Th 234 90 plus He 4 2.
Pour répondre à cette question, nous devons rappeler la composition de l’uranium 238 et des particules 𝛼 et déterminer à partir de là quel isotope du thorium est produit.
Tout d’abord, cherchons les valeurs de Z et A pour l’uranium 238. Puisque l’élément est de l’uranium, il aura toujours 92 protons, donc Z vaut 92. Comme on nous dit que c’est de l’uranium 238, cela signifie que le nombre de masse A est 238. On peut alors écrire l’uranium-238 sous la forme U 238 92. C’est le symbole utilisé pour toutes les options, à l’exception de l’option (D). Nous pouvons donc déterminer que l’option (D) ne peut pas être la réponse à cette question.
Ensuite, qu’est-ce qu’une particule 𝛼 ? Une particule 𝛼 est le noyau d’un atome d’hélium-4. Les particules 𝛼 ont un Z de deux et un A de quatre. Ainsi, une particule 𝛼 peut s’écrire He 4 2. Seuls deux choix de réponse utilisent ce symbole, dont l’option (D) que nous avons déjà déterminée comme incorrecte. L’autre est l’option (E). Ainsi, nous pouvons déjà déterminer que l’option (E) est la bonne réponse. Mais pour être sûrs, déterminons ce que sera l’isotope du thorium.
Pour ce faire, nous pouvons utiliser l’équation pour les réactions nucléaires, où la valeur totale de A et la valeur totale de Z sont les mêmes pour les réactifs et les produits. À partir de là, nous faisons deux équations : une pour Z et une pour A. Les équations montrent que la valeur totale de Z pour les produits est la même que la valeur de Z du réactif. Et c’est la même chose pour A. Nous connaissons déjà les valeurs de Z et A pour l’uranium 238 et les particules 𝛼, et nous voulons trouver les valeurs pour le thorium. Nous devons donc réorganiser ces équations pour faire du thorium le sujet.
Si nous réorganisons les équations, substituons les valeurs et effectuons les calculs, nous constatons que le thorium a une valeur Z de 90, ce qui est logique puisque le thorium a 90 protons, et ce thorium a un A de 234. Donc, cet isotope du thorium peut être écrit Th 234 90.
La seule réponse possible avec ce symbole est l’option (E). Ainsi, nous pouvons être sûrs que l’équation qui décrit correctement ce processus de transmutation est le choix de réponse (E) ; U 238 92 forme Th 234 90 Th plus He 4 2.
