La masse relative est un concept important en chimie. Il existe pour simplifier le processus de calcul de la masse d'un atome ou d'une molécule. En unités absolues, les protons et les neutrons ont des masses de l'ordre de 10−27 kilogrammes, qui est un milliardième de milliardième de milliardième de kilogramme, et les électrons ont une masse encore plus petite d'environ 10−30 kilogrammes, environ mille fois moins qu'un proton ou un neutron. Cela serait difficile à gérer dans des situations pratiques, alors les scientifiques définissent la masse atomique relative d'un atome de carbone comme 12 et calculent tout le reste sur cette base.
TL; DR (trop long; n'a pas lu)
Trouvez la masse relative de n'importe quel atome en ajoutant le nombre de protons au nombre de neutrons. L'hydrogène a une masse atomique relative de 1 et le carbone 12 a une masse atomique relative de 12.
Les isotopes du même élément ont des nombres de neutrons différents, vous devez donc calculer pour un isotope spécifique. Les tableaux périodiques montrent la masse atomique relative comme nombre inférieur pour un élément, mais cela prend en compte tous les isotopes.
Trouvez les masses moléculaires relatives en additionnant les contributions de chaque élément. Utilisez la formule chimique pour trouver combien de chaque atome est inclus, multipliez leurs masses atomiques relatives par le nombre d'atomes de chaque présent, puis additionnez-les tous pour trouver le résultat.
Qu'est-ce que la masse relative ?
La masse relative est la masse d'un atome ou d'une molécule par rapport à celle de 1/12 d'un atome de carbone 12. Dans ce schéma, un atome d'hydrogène neutre a une masse de 1. Vous pouvez considérer cela comme le fait de compter chaque proton ou neutron pour 1 et d'ignorer les masses d'électrons car elles sont si petites en comparaison. La formule de la masse atomique relative est donc simplement :
Masse atomique relative = nombre de protons + nombre de neutrons
Cependant, puisque les scientifiques ont défini un atome de carbone-12 comme « atome standard », la définition technique est :
Masse atomique relative = masse de l'atome ÷ (1/12 de la masse d'un atome de carbone 12)
La masse atomique relative d'un élément
Les éléments sont les atomes de base créés dans le big bang ou dans les étoiles, et ils sont représentés dans le tableau périodique. La masse atomique relative est le nombre inférieur sur le tableau périodique (le nombre supérieur est le numéro atomique, qui compte le nombre de protons). Vous pouvez lire ce nombre directement à partir de tableaux périodiques simplifiés pour de nombreux éléments.
Cependant, les tableaux périodiques techniquement précis tiennent compte de l'existence de différents isotopes, et les masses atomiques relatives qu'ils répertorient ne sont pas des nombres entiers. Les isotopes sont des versions du même élément avec différents nombres de neutrons.
Vous pouvez toujours trouver la masse relative d'un élément en ajoutant le nombre de protons au nombre de neutrons pour l'isotope spécifique de l'élément que vous envisagez. Par exemple, un atome de carbone 12 a 6 protons et 6 neutrons, et a donc une masse atomique relative de 12. Notez que lorsqu'un isotope d'un atome est spécifié, le nombre après le nom de l'élément est la masse atomique relative. L'uranium-238 a donc une masse relative de 238.
Le tableau périodique et les isotopes
Les masses atomiques relatives du tableau périodique incluent la contribution de différents isotopes en prenant une moyenne pondérée des masses des différents isotopes en fonction de leur abondance. Le chlore, par exemple, a deux isotopes: le chlore-35 et le chlore-37. Les trois quarts du chlore présent dans la nature sont du chlore-35 et le quart restant est du chlore-37. La formule utilisée pour les masses relatives dans le tableau périodique est :
Masse atomique relative = (masse de l'isotope 1 × abondance de l'isotope 1 + masse de l'isotope 2 × abondance de l'isotope 2 + …) ÷ 100
Donc pour le chlore, c'est :
Masse atomique relative = (35 × 75 + 37 × 25) ÷ 100
= (2,625 + 925) ÷ 100 = 35.5
Pour le chlore, la masse atomique relative sur le tableau périodique indique 35,5 conformément à ce calcul.
Masse moléculaire relative
Il suffit d'ajouter les masses relatives des éléments constitutifs pour trouver la masse relative d'une molécule. C'est facile à faire si vous connaissez les masses atomiques relatives des éléments en question. Par exemple, l'eau a la formule chimique H2O, donc il y a deux atomes d'hydrogène et un atome d'oxygène.
Calculez la masse moléculaire relative en multipliant la masse atomique relative de chaque atome par le nombre de ces atomes dans la molécule, puis en additionnant les résultats. Cela ressemble à ceci :
Masse moléculaire relative = (nombre d'atomes de l'élément 1 × masse relative de l'élément 1) + (nombre d'atomes de l'élément 2 × masse relative de l'élément 2) + …
Pour H2O, l'élément 1 est de l'hydrogène avec une masse atomique relative de 1, et l'élément 2 est de l'oxygène avec une masse atomique relative de 16, donc :
Masse moléculaire relative = (2 × 1) + (1 × 16) = 2 + 16 = 18
Pour H2DONC4, l'élément 1 est l'hydrogène (H), l'élément 2 est le soufre (S avec une masse relative =32) et l'élément 3 est l'oxygène (O), donc le même calcul donne :
Masse moléculaire relative de H2DONC4 = (nombre d'atomes de H × masse relative de H) + (nombre d'atomes de S × masse relative de S) + (nombre d'atomes de O × masse relative de O)
= (2 × 1) + (1 × 32) + (4 × 16)
= 2 + 32 + 64 = 98
Vous pouvez utiliser cette même approche pour n'importe quelle molécule.