Lorsque vous recherchez la masse atomique d'un élément, disons le carbone, vous accédez au tableau périodique et regardez sous le symbole de l'élément. Cette valeur est en fait la masse atomique moyenne de l'élément. Mais, moyenne de quoi ?
La plupart des éléments naturels ont plus d'un isotope. Isotopes d'un élément ont des masses différentes car ils contiennent des nombres de neutrons différents. Lors de la mesure de la masse atomique, les scientifiques se contentent d'utiliser le moyenne masse du mélange naturel d'isotopes.
Calcul de la masse atomique moyenne
Jetez un œil au carbone: l'abondance naturelle du carbone 12 et du carbone 13 est respectivement de 98,90 % et 1,10 %. La masse atomique du carbone-12 est de 12.00000 amu (unité de masse atomique) tandis que la masse atomique du carbone-13 est de 13.00335 amu.
Afin de calculer la masse atomique moyenne, le pourcentage d'abondance doit d'abord être converti en décimales. Cela signifie que lorsqu'elles sont additionnées, les abondances doivent être égales à un. Pour convertir le pourcentage d'abondance en nombre décimal, divisez par 100.
L'abondance fractionnelle du carbone-12 est de 0,9890 et l'abondance fractionnelle du carbone-13 est de 0,0110.
Ensuite, vous multipliez l'abondance fractionnaire par la masse et les additionnez.
Donc,
La masse atomique moyenne du carbone est de 12,01 amu. C'est le nombre indiqué dans le tableau périodique. Il est logique que la masse atomique moyenne soit plus proche de 12 puisque l'abondance fractionnelle du carbone-12 est bien supérieure à celle du carbone-13.
La formule de la masse atomique moyenne
Le processus ci-dessus peut être généralisé avec la formule suivante :
Ici, m est la masse d'un isotope spécifique, et F est l'abondance fractionnaire. Tant que toutes les valeurs de F ajouter jusqu'à un, vous êtes prêt à partir. C'est une bonne vérification pour s'assurer que vous faites le calcul correctement.
Jetez un œil à cet exemple de calcul de la masse atomique moyenne du magnésium. Le tableau ci-dessous contient des informations sur l'isotope, la masse et l'abondance.
| Isotope | Masse | Abondance |
|---|---|---|
24mg |
23.98504 |
78.99% |
25mg |
24.98583 |
10.00% |
26mg |
25.98259 |
11.01% |
Vous pouvez utiliser la formule ci-dessus pour trouver la masse atomique moyenne.
Commencez par convertir les pourcentages en abondance fractionnaire en divisant chaque nombre par 100. Après avoir fait cela, le tableau se présente comme suit :
| Isotope | Masse | Abondance fractionnaire |
|---|---|---|
24mg |
23.98504 |
0.7899 |
25mg |
24.98583 |
0.1000 |
26mg |
25.98259 |
0.1101 |
Afin de vous assurer que vous avez fait le calcul correctement et que les valeurs que vous avez sont correctes, c'est une bonne idée de s'assurer que toutes les abondances fractionnaires totalisent un.
Bon, ça fait un. Vous pouvez continuer le calcul.
Ensuite, vous pouvez brancher la masse et l'abondance fractionnaire correspondante dans l'équation décrite ci-dessus :
La saisie des valeurs du tableau donne :
Ensemble, cela signifie que la masse atomique moyenne de Mg est :
Il est très important de noter que si la masse atomique moyenne du magnésium est de 24,31 amu et que la masse atomique moyenne du carbone est de 12,01 amu, ce n'est la masse d'aucun atome individuel. Par exemple, si vous deviez prendre un atome de carbone individuel (faites semblant que c'est possible !) alors ce serait soit 12,00 amu, soit 13 000335 amu. Ce serait ne pas être 12.01 amu.
De la même manière, lorsque vous ramassez un atome de magnésium individuel, ce serait soit 23.98504 amu, 24.98583 amu ou 25.98259 amu. La masse atomique moyenne est simplement un moyen pour les scientifiques de prendre en compte les isotopes stables d'un élément qui existent sur Terre. Il ne désigne pas la masse d'un atome individuel à moins que cet élément n'ait qu'un seul isotope stable.