1. Isotopes

Les isotopes sont des variantes d’un même élément chimique. Ils ont le même numéro atomique \( Z \) (donc le même nombre de protons) mais un nombre différent de neutrons \( N \). La masse atomique relative (\( A \)) est différente selon les isotopes : \[ A = Z + N \] Exemple :
- Carbone-12 (\( ^{12}_6 \mathrm{C} \))
- Carbone-14 (\( ^{14}_6 \mathrm{C} \)).

2. Réactions nucléaires

Les réactions nucléaires impliquent la transformation du noyau d’un atome. Elles peuvent être de types divers, comme la fission ou la fusion.

Fission nucléaire

Un noyau lourd (ex : uranium-235) se divise en noyaux plus légers en libérant de l’énergie et des neutrons. Exemple : \[ ^{235}_92 \mathrm{U} + n ightarrow ^{92}_36 \mathrm{Kr} + ^{141}_56 \mathrm{Ba} + 3n + ext{énergie} \] Cette réaction est utilisée dans les centrales nucléaires.

Fusion nucléaire

Deux noyaux légers (ex : isotopes d’hydrogène) se combinent pour former un noyau plus lourd en libérant beaucoup d’énergie. Exemple : \[ ^{2}_1 \mathrm{H} + ^{3}_1 \mathrm{H} ightarrow ^{4}_2 \mathrm{He} + n + ext{énergie} \] C’est le processus qui se produit dans le Soleil.

3. Énergies libérées et calculs

La différence d’énergie lors d’une réaction nucléaire est très grande, ce qui explique la puissance des réactions. La relation pour l’énergie libérée est donnée par la formule d’Einstein : \[ E = \Delta m imes c^2 \] où \( \Delta m \) est la perte de masse (en kilogrammes) et \( c \) la vitesse de la lumière (\( 3 imes 10^8 \) m/s).

Cette énergie provient de la conversion d’une partie de la masse en énergie, selon la célèbre équation.