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La masse atomique et le nombre de masse ou nombre de masse sont deux notions fréquemment confondues. La raison de la confusion est que, pour la plupart des éléments, les valeurs de la masse atomique et du nombre de masse sont très similaires, surtout si la masse atomique est arrondie à un nombre entier. Cependant, les deux termes représentent des concepts différents liés aux atomes.
Commençons par définir chacun séparément, puis expliquons les différences.
Qu’est-ce que la masse atomique ?
Comme son nom l’indique, la masse atomique représente la masse d’un seul atome d’un certain élément chimique . En d’autres termes, il représente la quantité de matière contenue dans un atome .
Chaque atome a une masse atomique caractéristique qui provient de la somme des masses de toutes les particules subatomiques qui le composent, telles que les protons, les neutrons et les électrons. Cette masse est exactement la même pour tous les atomes d’un isotope particulier d’un certain élément chimique.
Par exemple, tous les atomes d’isotopes de carbone 12 ont une masse atomique de 12 amu et tous les atomes d’isotopes de carbone 13 ont une masse atomique de 13,00335 amu.
Quel est le nombre de masse ?
Le nombre de masse d’un atome correspond au nombre total de nucléons qu’il contient dans son noyau. En d’autres termes, c’est la somme de son nombre de protons et de neutrons et est généralement représenté par la lettre A .
Le nombre de protons détermine les propriétés chimiques d’un atome. Ce nombre détermine de quel type d’atome il s’agit (hydrogène, hélium, oxygène, etc.), c’est pourquoi il est appelé numéro atomique et est représenté par la lettre Z.
D’autre part, le nombre de neutrons dans le noyau d’un atome est représenté par la lettre n . De cette manière, nous pouvons écrire l’équation suivante pour le nombre de masse :
Exemple
Supposons qu’on vous demande de déterminer le numéro atomique d’un atome de lithium qui contient 4 neutrons dans son noyau.
Solution:
Z = 3 (car 3 est le numéro atomique du lithium)
n = 4 (car il a 4 neutrons), donc
Ainsi, le nombre de masse de cet atome de lithium sera de 7.
Différences entre la masse atomique et le nombre de masse
| Masse atomique ou poids atomique | Nombre de masse (A) | |
| Concept | La masse atomique représente la masse d’un seul atome. | Le nombre de masse représente le nombre total de protons et de neutrons dans le noyau d’un atome. |
| unités | Unités de masse telles que : unités de masse atomique (amu), kilogrammes, livres, etc. | quantité sans dimension (c’est un nombre pur, sans unités) |
| type de numéro | Nombre décimal déterminé expérimentalement. | Entier déterminé en ajoutant le numéro atomique au nombre de neutrons dans le noyau d’un atome. |
| Variation dans le temps | Déterminées expérimentalement, les masses atomiques changent souvent au fil du temps à mesure que les scientifiques obtiennent des mesures plus précises ou que de nouvelles données d’abondance isotopique sont obtenues. | Ils ne changent pas dans le temps car les atomes ne peuvent avoir qu’un nombre entier de protons et de neutrons. Une fois ces chiffres déterminés, ils ne changent pas. |
| Applications | Il est principalement utilisé dans les calculs stoechiométriques. | Il est principalement utilisé pour identifier les différents isotopes d’un élément. |
| Représentation | Il est généralement représenté par le symbole MA ou PA avec le symbole de l’élément en indice. Exemple : PA Fe représente le poids atomique de l’atome de fer. | Il est représenté de deux manières : 1.- Comme exposant à gauche du symbole chimique de l’élément. Exemple : 14 C. 2.- Sous forme de nombre à droite du symbole chimique précédé d’un trait d’union. Exemple : C-14 |
Exemples pour illustrer la différence entre le numéro atomique et la masse atomique
Chaque élément a une série d’isotopes qui sont naturellement mélangés les uns aux autres dans tous les échantillons de cet élément. Par exemple, si nous prenons un échantillon de, disons, 1 gramme de carbone, parmi les millions et millions d’atomes présents, il y aura au moins 4 isotopes différents. Chaque atome de chaque isotope aura sa propre masse atomique et son propre numéro atomique, qui seront différents les uns des autres, comme on peut le voir dans le tableau suivant.
| z | Non | POUR | Masse atomique | Abondance (%) | |
| carbone-11 | 6 | 5 | onze | 11.0114336 am | traces |
| carbone-12 | 6 | 6 | 12 | 12 am | »98,9 |
| carbone-13 | 6 | 7 | 13 | 13.0033548 amu | »1,1 |
| Carbone-14 | 6 | 8 | 14 | 14.0032420 am | traces |
Comme on peut le voir dans le tableau, tous les isotopes ont le même numéro atomique (6) puisqu’ils sont tous des atomes du même élément, c’est-à-dire du carbone. Cependant, ils ont des nombres de neutrons, des nombres de masse et des masses atomiques différents.
L’exception à la règle
Le cas de l’isotope du carbone 12 est une exception à la règle selon laquelle le numéro atomique et la masse atomique sont toujours des quantités différentes. En fait, comme vous avez pu le voir dans le tableau précédent, les deux valent exactement 12.
En effet, l’échelle des masses atomiques est définie depuis des années sur la base de la masse atomique du carbone 12, à laquelle on a attribué une valeur de 12 unités de masse atomique. Toutes les autres masses atomiques ont été mesurées par rapport à cette masse. En d’autres termes, la masse de carbone 12 est la seule de toutes les masses atomiques qui n’est pas déterminée expérimentalement, mais plutôt établie par définition .
Dernier commentaire sur la masse atomique
Un autre terme connexe qui est également confondu avec la masse atomique et le numéro atomique est la masse atomique moyenne d’un élément . En fait, lorsque la grande majorité des gens (y compris les chimistes) parlent de masse atomique, ils font en réalité référence à la masse atomique moyenne. Cette masse est ce que nous trouvons réellement dans le tableau périodique et représente la moyenne des masses de tous les isotopes naturels d’un certain élément.
