Publié le 9 novembre 2026 · Mis à jour le 9 novembre 2026 · Signaler une erreur
L'essentiel
Trois familles de transformations de la matière : physique, chimique, nucléaire. Seule la transformation nucléaire modifie le noyau des atomes.5
Une transformation nucléaire change un nucléide en un autre, avec un nombre de protons ou de nucléons différent.5
La radioactivité est une transformation spontanée : un noyau instable émet un rayonnement et peut devenir un autre noyau.4
Fission et fusion sont deux transformations nucléaires qui libèrent de l'énergie ; la fusion a lieu dans les étoiles comme le Soleil.6
Une équation nucléaire respecte des lois de conservation : on vérifie que le nombre de nucléons et la charge sont les mêmes avant et après.2
Trois familles de transformations de la matière
Quand de la matière change, on peut se demander ce qui change exactement : seulement l'état d'un corps, la nature des molécules, ou le cœur même des atomes ? Ce cours répond à cette question. Au programme de Seconde, tu dois savoir identifier et distinguer trois types de transformation de la matière.1
Les transformations de la matière se classent en trois grandes familles : physique, chimique et nucléaire.5 Tu connais déjà les deux premières depuis le collège et depuis les chapitres précédents. La troisième, la transformation nucléaire, est l'objet de ce chapitre.
Les trois familles de transformations
Famille
Ce qui est modifié
Exemple
Physique
Ni molécules ni noyaux : seulement l'état ou la forme
Gel de l'eau
Chimique
Les molécules (réactifs et produits), pas les noyaux
Combustion du bois
Nucléaire
Le noyau des atomes
Radioactivité, fission, fusion
Les trois familles de transformations · Ce qui est touché distingue les trois familles.
Ce qui change dans le noyau
Pour comprendre une transformation nucléaire, il faut regarder à l'intérieur de l'atome. Le noyau est formé de nucléons, qui sont les protons et les neutrons.6 Une transformation chimique réarrange des atomes entre eux sans toucher à ces nucléons. Une transformation nucléaire, elle, les réorganise.
Un point de vocabulaire utile : dans une transformation chimique, ce sont des espèces chimiques (molécules, ions) qui disparaissent et apparaissent, mais les atomes eux-mêmes se conservent. Dans une transformation nucléaire, on peut obtenir un atome d'un élément différent de celui de départ. C'est exactement ce que la radioactivité réalise dans la nature.
La radioactivité : une transformation spontanée
Un élément peut-il se transformer en un autre dans la nature ? Oui, et ce phénomène s'appelle la radioactivité.4
Un noyau instable évolue vers une configuration plus stable. Dans ce processus, une partie de sa masse initiale est libérée sous forme d'énergie, selon la relation d'Einstein E=mc2, et le noyau devient plus stable.6 On parle de désintégration ou de décroissance radioactive.4
Fission et fusion nucléaires
Il existe deux autres grandes transformations nucléaires, qui libèrent de l'énergie : la fission et la fusion. Elles sont présentes dans la nature et elles sont exploitées par l'être humain.6
Dans la nature, la fusion fait briller les étoiles, et la désintégration de noyaux radioactifs est la principale source de chaleur de la Terre.6 Côté usages humains, l'énergie de ces réactions sert dans des réacteurs nucléaires ou lors d'explosions atomiques.6
D'où vient l'énergie libérée ?
L'énergie nucléaire est associée à la cohésion des nucléons dans le noyau, c'est-à-dire à la force qui les maintient ensemble.6 Les transformations du noyau qui libèrent cette énergie sont appelées réactions nucléaires.6
Une réaction nucléaire est d'autant plus facile qu'elle mène à une configuration plus stable.6 Le bilan est le suivant : la masse totale après la transformation est un peu plus petite que celle d'avant. Cette différence, appelée défaut de masse, correspond à l'énergie libérée.6 La relation qui relie les deux est E=mc2.6
Cette énergie est utilisée à des fins civiles (production d'électricité dans les réacteurs) et militaires.6 La première utilisation militaire d'une arme nucléaire a eu lieu les 6 et 9 août 1945, sur les villes japonaises d'Hiroshima et de Nagasaki.6
Écrire et vérifier une équation nucléaire
Comme pour une réaction chimique, on modélise une transformation nucléaire par une équation de réaction nucléaire.2 Elle obéit à des lois de conservation.2 Concrètement, de part et d'autre de la flèche, deux quantités doivent être identiques.
Écrire les noyauxNote chaque noyau avec A et Z.
Totaliser les ASomme des nucléons à gauche = à droite.
Totaliser les ZSomme des charges à gauche = à droite.
ConclureUne différence signale une erreur.
Vérifier une équation nucléaire
Reconnaître le type d'une transformation
Transformation nucléaire
Radioactivité
Spontanée
Noyau instable
Rayonnement
Fission
Noyau lourd
Neutrons émis
Réaction en chaîne
Fusion
Noyaux légers
Très haute température
Étoiles
Équation
Conservation de A
Conservation de Z
Les transformations nucléaires
Exercices corrigés
Exercice 1 Classer des transformations
★☆☆Environ 8 min
Pour chaque situation, indique s'il s'agit d'une transformation physique, chimique ou nucléaire, en justifiant par ce qui est modifié.
Du sucre se dissout dans de l'eau chaude (on retrouve du sucre en évaporant l'eau).
Du méthane brûle dans le dioxygène et donne du dioxyde de carbone et de l'eau.
Un noyau instable émet un rayonnement et se transforme spontanément en noyau d'un autre élément.
Au cœur d'une étoile, des noyaux légers s'assemblent pour former un noyau plus gros.
Indice 1
Demande-toi d'abord si le noyau change.
Indice 2
Si le noyau ne change pas, regarde si de nouvelles espèces chimiques apparaissent.
Voir la correction pas à pas
Situation 1 : on retrouve le même sucre après évaporation, aucune nouvelle espèce n'est formée. La structure des molécules est inchangée : transformation physique (dissolution).
Situation 2 : les réactifs (méthane, dioxygène) disparaissent et de nouvelles espèces (dioxyde de carbone, eau) apparaissent, sans changement des noyaux : transformation chimique.
Situation 3 : un noyau instable devient un noyau d'un autre élément, spontanément : c'est la radioactivité, donc une transformation nucléaire.
Situation 4 : des noyaux s'assemblent, le noyau est modifié : c'est une fusion, donc une transformation nucléaire.
Le critère est toujours le même : noyau modifié, nucléaire ; nouvelles espèces mais noyaux intacts, chimique ; rien de tout cela, physique.
Exercice 2 Composition du noyau de phosphore 30
★★☆Environ 8 min
Le noyau de phosphore 30 est noté 1530P.
Donne son nombre de nucléons et son nombre de protons.
Calcule son nombre de neutrons.
Un noyau voisin possède le même nombre de nucléons mais 14 protons. Calcule son nombre de neutrons. Les deux noyaux sont-ils de même élément ?
Indice 1
Le nombre de neutrons est la différence entre le nombre de nucléons et le nombre de protons.
Voir la correction pas à pas
Le nombre de nucléons est A=30 et le nombre de protons est Z=15.
Nombre de neutrons : N=A−Z=30−15=15 neutrons.
Pour le noyau voisin : N=30−14=16 neutrons.
Les nombres de protons (15 et 14) sont différents : ce ne sont pas des noyaux du même élément chimique.
Le phosphore 30 contient 15 neutrons. Le nombre de protons Z identifie l'élément ; le nombre de nucléons A distingue les nucléides entre eux.
Exercice 3 Équilibrer une équation de fusion
★★★Environ 12 min
Un noyau de deutérium 12H fusionne avec un noyau de tritium 13H. Les produits sont un noyau d'hélium de numéro atomique Z=2 et un neutron 01n.
Écris la conservation du nombre de nucléons pour trouver le nombre de nucléons A du noyau d'hélium.
Vérifie la conservation de la charge.
Écris l'équation complète.
Indice 1
Additionne les nucléons à gauche de la flèche, puis soustrais ceux du neutron.
Indice 2
Le neutron n'a aucun proton.
Voir la correction pas à pas
Nucléons à gauche : 2+3=5.
À droite : A+1 doit valoir 5, donc A=5−1=4.
Charge à gauche : 1+1=2 ; à droite : 2+0=2. La charge est conservée.
Équation : 12H+13H⟶24He+01n.
Le noyau d'hélium produit possède 4 nucléons. La vérification des deux totaux, nucléons et charge, permet de valider ou de corriger une équation.
Quiz
7 questions · correction immédiate · ton score reste sur ton appareil.
Une transformation nucléaire modifie la structure du noyau, alors qu'une transformation chimique laisse les noyaux intacts.5 Faire apparaître de nouvelles molécules caractérise justement une transformation chimique, donc ce n'est pas ce qui distingue le nucléaire. Les étoiles sont un lieu de fusion, mais la radioactivité a lieu partout.
Les molécules d'eau restent identiques et les noyaux aussi : seul l'état change, c'est une transformation physique.5 Il n'y a ni réactif consommé ni produit nouveau, donc ce n'est pas chimique.
Un noyau instable évolue de lui-même en émettant un rayonnement.4 La très haute température concerne la fusion, pas la radioactivité.6
Les neutrons libérés frappent d'autres noyaux et en cassent de nouveaux : c'est une réaction en chaîne.6 La combustion est chimique et la fusion assemble des noyaux au lieu de les casser.
Les étoiles, dont le Soleil, réunissent les conditions de température où la fusion se produit.6 Penser qu'elle est réservée aux laboratoires est une idée fausse.
Les équations nucléaires obéissent à des lois de conservation :2 ce sont les totaux de nucléons et de charge qui sont conservés. Le nombre de molécules n'a pas de sens ici, et l'élément peut changer lors d'une transformation nucléaire.5
Le nombre de neutrons est N=A−Z=30−15=15. Donner 30 revient à compter aussi les protons, ce qui est faux.
Les questions qu'on se pose
Comment savoir si une transformation est nucléaire ou chimique ?
Cherche si le noyau est modifié. En chimie, les atomes se réarrangent en gardant leur noyau : un atome de carbone reste du carbone.5 En nucléaire, un nucléide devient un autre, avec un nombre de protons ou de nucléons différent.5 Les mots « radioactivité », « fission » et « fusion » signalent une transformation nucléaire.
Une transformation nucléaire est-elle toujours dangereuse ?
Non. La radioactivité est un phénomène naturel,6 et la fusion fait briller les étoiles.6 Le risque dépend de la situation et des quantités en jeu. Par exemple, la réaction en chaîne d'un réacteur est maintenue contrôlée, alors que celle d'une bombe s'emballe.6
Pourquoi parle-t-on de conversion de masse en énergie ?
Lors d'une réaction nucléaire, la masse totale diminue légèrement. Cette différence, appelée défaut de masse, correspond à l'énergie libérée selon la relation E=mc2.6 C'est ce qui rend les énergies nucléaires bien plus grandes que celles de la chimie.
Qu'est-ce qui peut tomber en évaluation sur ce chapitre ?
On te demande surtout de distinguer une transformation physique, chimique ou nucléaire à partir d'une description ou d'une écriture symbolique,1 et de vérifier qu'une équation nucléaire respecte les conservations. Entraîne-toi à justifier chaque réponse en citant ce qui est modifié : forme, molécules ou noyau.