L'application des lois de conservation du nombre de charge et du nombre de masse, appelées aussi lois de Soddy, permet d'identifier le noyau fils émis lors d'une désintégration nucléaire.
Soit l'équation de réaction nucléaire incomplète ci-dessous :
\ce{^{222}_{86}Rn} \ce{->} .... + \ce{^{4}_{2}He}
Quel est le noyau fils émis ?
Rappeler les lois de conservation, ou lois de Soddy
On rappelle les lois de conservation, ou lois de Soddy.
Lors d'une désintégration nucléaire, il y a conservation du nombre de charge Z et du nombre de masse (de nucléons) A.
Ainsi, pour une réaction nucléaire de désintégration écrite sous la forme ^A_Z\ce{X} \ce{->} ^{A'}_{Z'}\ce{X'}+ ^{A''}_{Z''}\ce{X''} :
- Z=Z'+Z'', d'après la loi de conservation du nombre de charge ;
- A=A'+A'', d'après la loi de conservation du nombre de masse.
Appliquer la loi de conservation du nombre de charge
On applique la loi de conservation du nombre de charge afin de déterminer le nombre de charge, ou numéro atomique, du noyau fils.
Dans cette équation de désintégration :
- Le nombre de charge du noyau père est 86.
- La somme des nombres de charge des produits est Z'+2.
On établit donc l'équation qui permet de déterminer Z' :
86 = Z' + 2
Z'=86-2=84
Le nombre de charge du noyau fils est donc 84.
Appliquer la loi de conservation du nombre de charge
On applique la loi de conservation du nombre de masse afin de déterminer le nombre de masse, ou nombre de nucléons, du noyau fils.
Dans cette équation de désintégration :
- Le nombre de masse du noyau père est 222.
- La somme des nombres de masse des produits est A'+4.
On établit donc l'équation qui permet de déterminer A' :
222= A' + 4
A'=222-4=218
Le nombre de masse du noyau fils est donc 218.
Déterminer la nature de l'élément chimique auquel appartient le noyau fils
On détermine la nature de l'élément chimique auquel appartient le noyau fils, à l'aide de son numéro atomique Z' et de la classification périodique des éléments chimiques.
À l'aide du tableau périodique, on détermine qu'ayant un numéro atomique de 86, le noyau fils appartient à l'élément chimique polonium, de symbole \ce{Po}.
En déduire le nom et la représentation symbolique du noyau fils
Connaissant le symbole de l'élément chimique \ce{X'} du noyau fils, son nombre de charge Z' et son nombre de masse A', on détermine :
- son nom, en précisant son nombre de masse A' ;
- sa représentation symbolique de la forme ^{A'}_{Z'} \ce{X'}.
Le noyau fils est un noyau de polonium 218 ^{218}_{84} \ce{Po}.