Transformations de la matière/Transformation des atomes

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Explication schématique de l'ionisation

Avant-propos

Il existe deux grandes manières de modifier les atomes. On parlera d'ionisation lorsque le nombre d'électron de l'atome sera altéré, et de transmutation lorsque ce seront les protons qui seront modifiés. Cette seconde méthode est à cheval entre la chimie et la physique nucléaire.

Modification du nombre d’électron : l'ionisation

C'est la méthode la plus utilisée lorsqu'on désire transformer un atome, qui reçoit dès lors l'appellation d'ion. En effet, un atome peut :

• soit gagner un ou plusieurs électron(s). Il devient alors une particule chargée négativement (que l’on nomme un « anion », comme Cl^- ou S^2-)
• soit perdre un ou plusieurs électron(s). Il devient alors une particule chargée positivement (que l’on nomme un « cation », comme H⁺ ou Mg²⁺)

Les applications de l'ionisation sont nombreuses :

• décontamination alimentaire
• modifications des plastiques
• stérilisation des matériels médicaux
• étude des matériaux
• etc.

Modification du nombre de protons : la transmutation

Exemple générique d'une fission nucléaire

Au cours d'une réaction, certains atomes voient leur noyau perdre des protons → La nature des atomes change profondément !

Exemple : Cette transformation peut se produire naturellement lors d'une fission nucléaire

${}_{92}^{235}\mathrm {U} +{}_{0}^{1}n\rightarrow {}_{92}^{236}\mathrm {U} \rightarrow X+Y+k~{}_{0}^{1}n$

L’Uranium 235 absorbe un neutron libre, il devient Uranium 236. Ce dernier, instable, va se désintégrer en d’autres noyaux (X et Y) moins lourds, souvent radioactifs, et en créant une grande quantité d’énergie. On remarquera que l’addition des nombres de masse des produits est plus petite que le nombre de masse de l'Uranium 236. C’est du au fait que plusieurs neutrons ($k~{}_{0}^{1}n$) vont s’échapper des nouveaux noyaux, provoquant de nouvelles fissions d’Uranium 235 (réaction en chaine)

C'est cette fameuse transmutation universelle que cherchaient à atteindre les alchimites. La transmutation de la matière désignait en effet l'hypothétique possibilité de transformer une substance en une autre, voire un Élément en un autre (les Éléments considérés étaient l’eau, la terre, le feu et l’air). Au final, l'alchimiste était supposé obtenir la pierre philosophale, qui aurait permis de transformer des métaux peu précieux en or ou d'obtenir l'élixir de longue vie. Les connaissances qu’ils ont acquises et les découvertes qu’ils ont faites ont servi de terreau à l'émergence de la chimie tel que nous la connaissons aujourd'hui.