Un atome est un élément. Les deux mots sont synonymes, donc si vous cherchez le nombre d'atomes dans un élément, la réponse est toujours un, et un seul. Les scientifiques connaissent 118 éléments différents, qu'ils classent dans le tableau périodique, un diagramme qui les classe par ordre croissant en fonction du nombre de protons dans leurs noyaux. Cette disposition permet de répondre d'un coup d'œil à une question importante: « Quel est le nombre de protons dans un élément en particulier ?" Pour y répondre, il suffit de regarder la place qu'occupe l'élément dans le graphique. Le numéro de place correspond au nombre de protons.
TL; DR (trop long; n'a pas lu)
Si vous avez un échantillon qui contient des atomes d'un seul élément, vous pouvez trouver le nombre d'atomes en le pesant.
Éléments qui forment des molécules diatomiques
Certains atomes peuvent former des liaisons covalentes avec d'autres atomes du même élément pour former des molécules diatomiques. Le plus connu est l'oxygène (O). Un seul atome d'oxygène est très réactif, mais lorsqu'il forme une liaison avec un autre atome d'oxygène pour former O
2, la combinaison est plus stable. C'est la forme sous laquelle l'oxygène existe dans l'atmosphère terrestre. Quatre autres éléments peuvent ainsi se combiner à température et pression standard. Ils comprennent l'azote (N), qui est l'élément le plus abondant dans l'atmosphère, l'hydrogène (H), le chlore (Cl) et le fluor (F). Deux autres éléments, le brome (Br) et l'iode (I), peuvent former des molécules diatomiques à des températures plus élevées. Toutes les molécules diatomiques contiennent deux atomes.Gaz et métaux nobles
Certains atomes, comme le sodium et le phosphore, sont si réactifs qu'on ne les trouve jamais libres dans la nature. Cependant, deux groupes d'éléments, les gaz nobles et les métaux nobles, sont stables et peuvent exister dans des échantillons qui ne contiennent que des atomes non liés de cet élément. Par exemple, un conteneur rempli d'argon gazeux (Ar) ne contient que des atomes d'argon et un barreau d'or pur ne contient que des atomes d'or (Au). Si vous avez un grand échantillon d'un gaz noble ou d'un métal, vous pouvez calculer le nombre d'atomes qu'il contient en le pesant.
En plus de ces gaz et métaux, le carbone (C) peut également exister à l'état libre. Le diamant et le graphite sont les deux formes les plus courantes. Parmi les non-métaux, le carbone est unique dans sa capacité à exister de cette manière.
Compter les atomes
Pour calculer le nombre d'atomes dans un échantillon, vous devez trouver le nombre de moles de l'élément que l'échantillon contient. Une taupe est une unité utilisée par les chimistes. C'est égal au nombre d'Avogadro (6,02 X 1023) des atomes. Par définition, le poids d'une mole d'un élément (sa masse molaire) est égal à son poids atomique en grammes. Le poids atomique de chaque élément se trouve sur le tableau périodique juste sous le symbole de l'élément. Le poids atomique du carbone est de 12 unités de masse atomique (amu), donc le poids d'une mole est de 12 grammes.
Si vous avez un échantillon qui ne contient que des atomes d'un élément particulier, pesez l'échantillon en grammes et divisez-le par le poids atomique de l'élément. Le quotient vous indique le nombre de moles. Multipliez cela par le nombre d'Avogadro et vous découvrirez combien d'atomes l'échantillon contient.
Exemples
1. Combien y a-t-il d'atomes dans une once d'or pur ?
Une once vaut 28 grammes et le poids atomique de l'or est de 197. L'échantillon contient 28 197 = 0,14 mole. En multipliant cela par le nombre d'Avogadro, vous obtenez le nombre d'atomes dans l'échantillon = 8,43 x 1022 atomes.
2. Combien y a-t-il d'atomes d'oxygène dans un échantillon de gaz pesant 20 grammes ?
La même procédure s'applique pour trouver le nombre d'atomes dans un gaz diatomique, même si les atomes se sont combinés pour former des molécules. Le poids atomique de l'oxygène est de 16, donc une mole pèse 16 grammes. L'échantillon pèse 20 grammes, ce qui équivaut à 1,25 mole. Par conséquent, le nombre d'atomes est de 7,53 x 1023.