Chimie, concours Police Technique et Scientifique 2022.

Partie 1 : La radioactivité
La datation au carbone 14, connue depuis 1950 permet d’estimer l’âge d’un matériau organique tel que le bois, l’os, le cheveu, certaines fibres de tissu, c’est-à-dire de la matière autrefois vivante.
Question 59 : (1 point)
Le carbone 14 est un isotope du carbone 12 ayant pour symbole : ¹²₆C. Donner la définition du terme isotope.
A. Les isotopes ont un même nombre de neutrons, mais un nombre de protons différents.
B. Les isotopes ont un même nombre de protons, mais un nombre de nucléons différents. Vrai
C. Les isotopes ont un même nombre d’électrons mais un nombre de protons différents.
D. Les isotopes ont un même nombre de nucléons et un même nombre d’électrons.

Question 60 : (1 point)
Quelle est la composition du noyau de carbone 12 de symbole ¹²₆C ?
A. 12 neutrons et 6 nucléons.
B. 6 nucléons et 12 électrons.
C. 6 protons et 6 neutrons. Vrai.
D. 6 électrons et 12 protons.

Question 61 : (1 point)
Quelle est la particularité des gaz nobles ou rares dans la classification périodique des éléments et dans quelle colonne se situent-ils ?
A. Les gaz nobles ou rares se situent dans la dernière colonne de la classification périodique et sont inertes chimiquement. Vrai.
B. Les gaz nobles ou rares se situent dans la première colonne de la classification périodique et réagissent avec d’autres éléments chimiques.
C. Les gaz nobles ou rares se situent dans la première colonne de la classification périodique et sont inertes chimiquement.
D. Les gaz nobles ou rares se situent dans la dernière colonne de la classification périodique et réagissent avec d’autres éléments chimiques.

Question 62 : (1 point)
Quelle est la particularité des halogènes dans la classification périodique des éléments et dans quelle colonne se situent-ils ?
A. Ils se situent dans la première colonne de la classification périodique et libèrent facilement un électron.
B. Ils se situent dans l’avant-dernière colonne de la classification périodique des éléments et libèrent facilement un électron.
C. Ils se situent dans la première colonne de la classification périodique et captent facilement un électron.
D. Ils se situent dans l’avant-dernière colonne de la classification périodique et captent facilement un électron. Vrai.

Question 63 : (1 point)
Quelle est la configuration électronique de l’atome de carbone de symbole ¹²₆C ?
A. 1s² 2s² 2p⁶ 3s²
B. 1s² 2s² 2p² vrai.
C. 1s² 2s² 2p⁴
D. 1s² 2s² 2p⁶

Lors de fouilles dans la ville de Marseille en 1993, deux navires d’époque grecque archaïque ont été retrouvés. D’après des recherches historiques, ils auraient coulé en 545 avant JC. L’analyse d’un échantillon d’un gramme de carbone d’un de ces navires montre une activité liée à la présence du carbone 14 égale à 9,94 Bq.
Question 64 : (1 point)
Définir l’activité A d’un échantillon.
A. L’activité A d’un échantillon est le nombre moyen de désintégrations se produisant par seconde. vrai.
B. L’activité A d’un échantillon est le nombre moyen de noyaux radioactifs restant dans l’échantillon.
C. L’activité A d’un échantillon est le nombre moyen de désintégrations se produisant pour une période radioactive.
D. L’activité A d’un échantillon est le nombre moyen de noyaux radioactifs restant dans l’échantillon au bout d’une période.

Question 65 : (1 point)
Définir le temps de demi-vie du carbone 14.
A. La demi-vie est la durée au bout de laquelle tous les noyaux radioactifs se sont désintégrés.
B. La demi-vie correspond à la moitié du nombre de noyaux initialement présents.
C. La demi-vie est la durée au bout de laquelle la moitié du nombre des noyaux radioactifs initialement présents se sont désintégrés. Vrai.
D. La demi-vie correspond à la durée où tous les noyaux se sont totalement désintégrés.

Question 66 : (1 point)
Un échantillon dans lequel s’effectuent 600 désintégrations radioactives par minute a une activité égale à :
A. 600 Bq
B. 10 Bq vrai
C. 3,6 ×104 Bq
D. 100 Bq.
600 / 60 = 10 Bq.

Question 67 : (1 point)
Le carbone ¹⁴C est un noyau radioactif émetteur β^-.
Indiquer la réaction nucléaire correspondant à sa désintégration. On admet que le noyau fils n’est pas obtenu dans un état excité.
A. ¹⁴₆C --> ¹⁰₄Be +⁴₂He
B. ¹⁴₆C --> ¹⁴₇N +⁰_-1e vrai
C. ¹⁴₆C --> ¹⁴₅B +⁰₁e
D. ¹⁴₆C --> ¹⁵₆C +^-1₀ß.

Question 68 : (1 point)
Quelle est la loi vérifiée par l’activité d’un échantillon ?
A. A(t) = -1 / l dN(t) /dt.
B. A(t) = d N(t ) / dt
C. A(t) = - d N(t) / dt vrai
D. A(t) = - l × d N(t) / dt.

Question 69 : (1 point)
Quelle est l’expression de l’activité A(t) en fonction du temps t et de la constante radioactive l ?
A. A(t) = A₀ ×exp(−t / l).
B. A(t) = A₀ / l exp(−t ).
C. A(t) = A₀ ×exp( t l).
D. A(t) = A₀ ×exp( -t l). vrai.

Question 70 : (1 point)
Quelle relation lie la constante radioactive et le temps de demi-vie t_1/2 ?
A. t_½ = -l ln(2).
B. t_½ = - ln(2) / l.
C. t_½ = ln(2) l.
D. t_½ = ln(2) / l. Vrai.

Question 71 : (1 point) Quelle est la durée séparant le naufrage des navires et la prise de mesure ?
Rappel de l’énoncé :
Lors de fouilles dans la ville de Marseille en 1993, deux navires d’époque grecque archaïque ont été
retrouvées. D’après des recherches historiques, ils auraient été coulés en 545 avant JC.
L’analyse d’un échantillon d’un gramme de carbone d’un de ces navires montre une activité liée à la
présence du carbone 14 égale à 9,94 Bq.
Données :
Demi-vie du carbone 14 : t_1/2 = 5 734 ans.
L’activité d’un échantillon d’un gramme de carbone 14 issu de la matière vivante : A₀ = 13,60 Bq.
A. 899 ans
B. 1 798 ans
C. 18 998 ans
D. 2 593 ans. Vrai.
l= ln2 / 5734=1,21 10^-4 an^-1.
9,94 = 13,60 exp(-1,21 10^-4 t) ; 0,731 =exp(-1,21 10^-4 t) ; ln(0,731) = -1,21 10^-4 t ; t = 2593 ans.

Question 72 : (1 point)
Pour une datation réalisée à partir d’un isotope radioactif, le temps de demi-vie de cet isotope doit-être :
A. Beaucoup plus grand que l’âge estimé de l’échantillon.
B. Beaucoup plus petit que l’âge estimé de l’échantillon.
C. Du même ordre de grandeur que l’âge estimé de l’échantillon. Vrai.
D. Cela n’a pas d’importance.