POIDS ATOMIQUE: QU'EST-CE QUE C'EST, COMMENT IL EST CALCULÉ ET EXEMPLES - CHIMIE - 2025

Le poids atomique est la masse moyenne des atomes d'un certain élément chimique. Il est connu et utilisé de manière interchangeable comme masse atomique, bien que littéralement la signification de chacun d'entre eux soit différente.

Le terme «poids» en physique implique la force exercée sur un champ gravitationnel exprimé en unités de force comme le newton. Cependant, depuis 1908, le terme poids atomique a été utilisé, qui est aujourd'hui mieux connu sous le nom de masse atomique relative; c'est-à-dire qu'ils sont synonymes.

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Les atomes sont si petits, abondants et différents même pour le même élément, qu'il n'est pas facile de leur attribuer une grandeur physique telle que la masse. Précisément avec le temps, le choix de l'unité qui représente le poids ou la masse atomique d'un élément chimique a varié.

Initialement, la masse du plus petit atome, qui est l'atome d'hydrogène (H), a été choisie comme unité de masse atomique. Il a ensuite été changé en unité de masse atomique de l'oxygène naturel 1/16, puis son isotope plus léger ¹⁶ O a été préféré.

Depuis 1961, en raison de la grande importance de l'atome de carbone (C), il a été choisi de renvoyer le poids atomique à son isotope C-12. De plus, l'atome C est l'élément chimique central ou clé de la chimie organique et de la biochimie.

Quel est le poids atomique?

Le poids atomique (PA) est le poids moyen des masses des isotopes naturels qui composent un élément chimique. Le terme fait référence à la masse atomique relative possédée par les atomes de chacun des éléments chimiques.

Comme mentionné dans la section d'ouverture, le terme poids atomique est traditionnellement utilisé, mais il s'agit en fait de masse atomique. Depuis 1961, basée sur l'atome de carbone-12, sa valeur de 12 a été adoptée pour l'échelle des poids atomiques relatifs.

Mais quelle est alors la masse atomique? C'est la somme des protons et des neutrons que possède l'atome, la masse apportée par les électrons étant négligeable. La masse atomique de l'hydrogène (H), par exemple, est de 1,00974 Da et celle du magnésium (Mg) est de 24,3050 Da.

En comparant, cela signifie que les atomes de Mg sont plus lourds que les atomes de H: 24 fois plus exactement. Lorsque les valeurs du poids ou de la masse atomique d'un élément chimique sont nécessaires, elles peuvent être obtenues en consultant le tableau périodique.

Unités

L'une des premières unités de poids atomique, amu, était exprimée en 1/16 (0,0625) du poids d'un atome d'oxygène.

Cette unité a changé avec la découverte de l'existence des isotopes naturels d'un élément à partir de 1912; par conséquent, les isotopes ne pouvaient plus être ignorés.

Actuellement, l'unité standard de masse atomique ou dalton est 1/12 du poids de l'atome de l'isotope ¹² C. C'est plus stable et abondant que ¹³ C et ¹⁴ C.

Une unité de masse atomique normalisée est la masse d'un nucléon (un proton ou un neutron) et est égale à 1 g / mole. Cette unification ou standardisation a été réalisée avec un atome C-12 auquel sont attribuées 12 unités de masse atomique.

Ainsi, le poids atomique relatif ou la masse atomique peut actuellement être exprimé en grammes pour une mole d'atomes.

Comment le poids atomique est-il calculé?

Pour déterminer le poids atomique, il faut d'abord calculer la masse atomique de l'isotope, qui est la somme du nombre de protons et de neutrons que possède un certain atome.

Le nombre d'électrons dont il dispose n'est pas pris en compte, car sa masse est négligeable par rapport à celle des neutrons et des protons.

La même chose est faite avec chaque isotope du même élément. Puis, connaissant leur abondance naturelle, une masse atomique moyenne pondérée de tous les isotopes est calculée en ajoutant le produit m ∙ A (m = masse atomique, et A l'abondance divisée par 100).

Par exemple, supposons que vous ayez un groupe d'atomes de fer où 93% d'entre eux sont ⁵⁶ Fe, tandis que 5% sont ⁵⁴ Fe et les 2% restants ⁵⁷ Fe. Les masses atomiques sont déjà marquées dans les coins supérieurs gauche de symboles chimiques. Calculer ensuite:

56 (0,93) + 54 (0,05) + 57 (0,02) = 55,92 g / mol atomes de Fe

Dans ce groupe, le fer a un poids atomique de 55,92. Mais qu'en est-il du reste de la planète Terre entière ou du reste de l'Univers? Dans l'amas, il n'y a que trois isotopes, dont les abondances changent si la Terre est prise en compte, où il y aura plus d'isotopes disponibles et les calculs se compliquent.

Considérations

Pour calculer le poids atomique des éléments rapportés dans le tableau périodique, les éléments suivants doivent être pris en compte:

-Les isotopes qui existent dans la nature du même élément chimique. Les atomes du même élément chimique qui ont un nombre différent de neutrons sont les isotopes de cet élément chimique.

-Dans les échantillons obtenus à partir de chaque isotope, la masse atomique de chacun d'eux est prise en compte.

-L'abondance relative de chacun des isotopes pour un certain élément dans les échantillons trouvés dans la nature est également importante.

-La valeur du poids atomique d'un seul atome seul ou présent dans un échantillon naturel de l'élément peut être trouvée. Ou d'un groupe d'atomes dans le cas des isotopes du même élément, déterminant le poids atomique standard ou moyen.

-Pour déterminer le poids atomique standard des éléments chimiques, un ou plusieurs isotopes du même élément ont été considérés.

-Il existe certains éléments chimiques comme le Francium (Fr) qui n'ont pas d'isotopes stables et qui n'ont pas encore de poids atomique normalisé.

Exemples

En consultant le tableau périodique des éléments chimiques, on peut trouver le poids atomique d'un élément chimique; c'est-à-dire ceux qui ont été calculés en considérant tous les isotopes stables (et pour cette raison, ils ont généralement de nombreuses décimales).

On y constate que le numéro atomique de l'hydrogène (H) est égal à 1, égal à son nombre de protons. Le poids atomique de H est le moindre de tous les éléments, ayant une valeur de 1,00794 u ± 0,00001 u.

Pour le bore, son poids atomique a été déterminé sur la base de deux isotopes obtenus dans la nature et sa valeur varie de 10 806 à 10 821.

Il n'y a pas de poids atomique standard dans le cas des éléments non naturels ou synthétiques qui n'ont pas d'isotopes dans la nature; comme le cas précité du francium (Fr), du polonium (Po), du radon (Ra), entre autres éléments chimiques.

Dans ces cas, le poids atomique est limité à la somme du nombre de protons et de neutrons de cet élément.

La valeur du poids atomique est indiquée entre parenthèses, ce qui signifie qu'il ne s'agit pas d'un poids atomique normalisé. Même la valeur du poids atomique standard est susceptible de changer si plus d'isotopes d'un certain élément sont découverts.

Références

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