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Laquelle des équations suivantes représente la désintégration 𝛽 du neptunium 239? (A) 239 93 Np forme du 235 95 Am plus 0 −1e plus 4 2 He. (B) 239 93 Np plus 0 −1e forme 239 94 Pu. (C) 239 93 Np plus 0 −1e forme 239 93 Np. (D) 239 93 Np forme 239 94 Pu plus 0 −1e. Ou (E) 239 93 Np forme 239 92 U plus 0 −1e.
Afin de pouvoir répondre à cette question, nous devons déterminer le contenu du noyau de neptunium 239 ainsi que ce qui se passe au cours de la désintégration 𝛽. Ensuite, nous pourrons appliquer notre équation pour les réactions nucléaires afin de déterminer les valeurs de 𝑍 et de 𝐴 des produits. Premièrement, que contient le noyau du neptunium 239? Le neptunium est l’élément 93 et il a donc un 𝑍 de 93. La question mentionne qu'il s'agit du neptunium 239. Son nombre de masse est 239 et sa valeur de 𝐴 est donc aussi de 239, ce qui correspond au nombre total de protons et de neutrons présents dans son noyau. Nous pouvons alors écrire le neptunium 239 comme étant du 239 93 Np.
Ensuite, que se passe-t-il au cours de la désintégration 𝛽? Au cours de la désintégration 𝛽, une particule 𝛽 est libérée. Une particule 𝛽 est essentiellement un électron avec un 𝑍 de moins un et un 𝐴 de zéro, car il s’agit d’une particule chargée négativement avec une très petite masse par rapport aux protons et aux neutrons. Le symbole 0 −1e peut être utilisé pour la représenter. Lorsque la particule 𝛽 est libérée, elle devrait se retrouver du côté des produits dans l’équation, non pas du côté des réactifs. Par conséquent, nous pouvons exclure les choix de réponse (B) et (C) comme réponse potentielle à cette question.
Nous pouvons maintenant appliquer notre équation pour les réactions nucléaires. Dans le cas de 𝑍, nous obtenons une équation où le 𝑍 des produits est égal au 𝑍 des réactifs. Ainsi, le 𝑍 du nouvel isotope plus le 𝑍 de la particule 𝛽 est égal au 𝑍 du neptunium 239. Nous connaissons la valeur de 𝑍 pour la particule 𝛽 ainsi que pour le neptunium 239. Nous devons donc réarranger l’équation pour isoler le 𝑍 du nouvel isotope. En réarrangeant l’équation et en remplaçant les valeurs connues, nous constatons que la valeur de 𝑍 pour le nouvel isotope est de 94. Parmi les choix de réponse qu'il nous reste, le seul qui a une valeur de 94 pour le 𝑍 du nouvel isotope est le choix de réponse (D). Le choix de réponse (D), dans lequel le nouvel isotope est du plutonium, doit donc être la bonne réponse à cette question.
Déterminons la valeur de 𝐴, soit le nombre de particules présentes dans le noyau, afin de valider notre réponse. En remplaçant les valeurs connues pour 𝐴, nous obtenons une valeur de 239. Ainsi, notre produit est du plutonium 239. Par conséquent, l'équation qui représente la désintégration 𝛽 du neptunium 239 est (D) 239 93 Np forme 239 94 Pu plus 0 −1e.
