Ens. scientifique · Première · Une longue histoire de la matière
Un niveau d’organisation : les éléments chimiques
Des atomes fabriqués par les étoiles.
En bref
Tous les atomes qui composent votre corps ont été fabriqués ailleurs, et avant vous : dans les trois premières minutes de l’Univers pour les plus légers, au cœur des étoiles pour tous les autres.
Un élément, c’est un numéro atomique
Un élément chimique est défini par son numéro atomique Z — son nombre de protons. Tout noyau à 6 protons est du carbone, quel que soit son nombre de neutrons.
| Notion | Sa définition |
|---|---|
| Élément | Même nombre de protons |
| Isotopes | Même Z, nombre de neutrons différent — carbone 12 et carbone 14 |
| La conservation | L’élément se conserve dans une transformation chimique : brûler du carbone ne le détruit pas, il passe dans le CO2 |
Les trois fabriques successives
| Fabrique | Quand | Ce qu’elle produit |
|---|---|---|
| Nucléosynthèse primordiale | Les 3 premières minutes après le Big Bang, il y a 13,8 milliards d’années | Hydrogène et hélium seulement |
| Nucléosynthèse stellaire | Pendant la vie de l’étoile | Par fusion, jusqu’au fer |
| Explosions d’étoiles | Supernovae, fusions d’astres compacts | Les éléments plus lourds que le fer — or, uranium |
Pourquoi le fer arrête tout : au-delà du fer, la fusion consomme de l’énergie au lieu d’en libérer. L’étoile ne peut plus s’en servir pour tenir.
Des abondances très inégales
| Inventaire | Les éléments dominants |
|---|---|
| Dans l’Univers | 92 % des atomes sont de l’hydrogène, près de 8 % d’hélium — tout le reste pèse moins de 1 % |
| Dans la croûte terrestre | Oxygène (environ 47 % en masse) et silicium (environ 28 %) |
| Dans le corps humain | O, C, H, N font environ 96 % de la masse |
Trois inventaires, trois classements différents : la matière s’est triée en se rassemblant.
Un chronomètre dans le noyau
Certains noyaux sont radioactifs : ils se désintègrent spontanément, au hasard, mais à un rythme statistique fixe.
La demi-vie T est la durée au bout de laquelle la moitié des noyaux s’est désintégrée : N = N0 × (1/2)^(t/T).
| Temps écoulé | Noyaux restants |
|---|---|
| 1 demi-vie | la moitié |
| 2 demi-vies | le quart |
| 3 demi-vies | le huitième |
Ni la température, ni la pression, ni la chimie ne modifient cette durée. C’est ce qui en fait une horloge — et c’est de là que viendra l’âge de la Terre.
Teste-toi
6 questions pour vérifier
Touche une réponse : la correction s’affiche tout de suite.
1.Qu’est-ce qui définit un élément chimique ?
2.Quels éléments ont été formés dans les premières minutes de l’Univers ?
3.Jusqu’à quel élément la fusion au cœur des étoiles libère-t-elle de l’énergie ?
4.Quel élément représente environ 92 % des atomes de l’Univers ?
5.Quels sont les deux éléments les plus abondants en masse dans la croûte terrestre ?
6.Que reste-t-il d’un échantillon radioactif au bout de deux demi-vies ?
0 / 6 questions
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La fiche de révision, sur une page
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