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EXERCICE I. LA RADIOACTIVITÉ AU SERVICE DE L’ARCHÉOLOGIE (5,5 POINTS) Isotope radioactif du carbone, le « carbone 14 » noté 14C est formé continuellement dans la haute atmosphère. Il est très réactif et donne rapidement du « gaz carbonique » (dioxyde de carbone) qui, en quelques mois, se mélange avec
EXERCICE I. LA RADIOACTIVITÉ AU SERVICE DE L’ARCHÉOLOGIE (5,5 POINTS) Isotope radioactif du carbone, le « carbone 14 » noté 14C est formé continuellement dans la haute atmosphère. Il est très réactif et donne rapidement du « gaz carbonique » (dioxyde de carbone) qui, en quelques mois, se mélange avec l'ensemble du gaz carbonique de notre atmosphère. Il sera donc assimilé par les plantes au même titre que le gaz carbonique produit avec du carbone stable (les isotopes 12C et 13C ). On le retrouvera donc comme constituant de la matière organique des animaux herbivores et carnivores. […] Vers 1950, le chimiste américain W. Libby a démontré […] que tous les êtres vivants sont caractérisés N(14C) par le même rapport du nombre de noyaux de 14C au nombre de noyaux de 12C : . En N(12C) conséquence, un gramme de carbone pur extrait d'un être vivant présente une activité due au 14C , voisine de 13,6 désintégrations par minute, ce qui correspond à « un âge zéro ». Dans un animal ou un végétal mort (tronc d’arbre, coquille fossile, os… trouvé dans une caverne), le 14C « assimilé » par l'animal ou la plante quand il était vivant, décroît exponentiellement en fonction du temps du fait de sa * radioactivité à partir de l’instant de sa mort. La comparaison de cette activité résiduelle aux 13,6 désintégrations par minute fournit directement l'âge de l'échantillon fossile […]. Au bout de 40 millénaires, il reste moins de 1% du 14C que contenait initialement un échantillon fossile ; cette teneur résiduelle devient trop faible pour être déterminée avec précision. J.C Duplessy et C. Laj D’après une publication du CEA Clefs CEA n°14 automne 1989 * On suppose que la valeur 13,6 désintégrations par minute, pour un organisme vivant, est restée constante au cours des derniers millénaires. 1. Désintégration du « carbone 14 » On donne les numéros atomiques suivants : Z = 6 pour le carbone (C) et Z = 7 pour l’azote (N). 12 13 1.1. Pourquoi les noyaux de symboles C et C sont-ils appelés isotopes ? 6 6 14 1.2. Donner la composition du noyau de symbole C. 6 1.3. Le « carbone 14 » se désintègre « en azote 14 ». Écrire l'équation de désintégration du « carbone 14 » en supposant que le noyau fils n’est pas obtenu dans un état excité. S'agit-il d'une radioactivité α, β+ ou β-