3.4 : Masse atomique et nombre atomique

Nombre de masse

Des données expérimentales ont montré que la grande majorité de la masse d’un atome est concentrée dans son noyau, qui est composé de protons et de neutrons. Le nombre de masse (représenté par la lettre A) est défini comme le nombre total de protons et de neutrons dans un atome. Considérez le tableau ci-dessous, qui présente les données des six premiers éléments du tableau périodique.

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Tableau \(\PageIndex{1}\) : Atomes des six premiers éléments
Nom Symbole Numéro atomique (Z) . atomique (Z) Protons Neutrons Electrons Masse Nombre (A) (arrondi à deux décimales)
hydrogène \(\ce{H}\) 1 1 0 1 1.01
hélium \(\ce{He}\) 2 2 2 2 4.00 lithium \(\ce{Li}\) 3 3 4 3 6.94 beryllium \(\ce{Be}\) 4 4 5 4 9.01 boron \(\ce{B}\) 5 5 6 5 10.18 carbone \(\ce{C}\) 6 6 6 6 12.01

Considérons l’élément hélium. Son numéro atomique est 2, il possède donc deux protons dans son noyau. Son noyau contient également deux neutrons. Comme \(2 + 2 = 4\), nous savons que le numéro de masse de l’atome d’hélium est 4. Enfin, l’atome d’hélium contient également deux électrons, puisque le nombre d’électrons doit être égal au nombre de protons. Cet exemple peut vous amener à penser que les atomes ont le même nombre de protons et de neutrons, mais un examen plus approfondi du tableau ci-dessus montre que ce n’est pas le cas. Le lithium, par exemple, possède trois protons et quatre neutrons, ce qui lui donne un nombre de masse de 7.

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Figure \(\PageIndex{4}\) : Format A/Z et recherche de sous-atomiques pour l’élémentChrome (Copyright ; Elizabeth R. Gordon)

Connaître le numéro de masse et le numéro atomique d’un atome permet de déterminer le nombre de neutrons présents dans cet atome par soustraction.

Les atomes de l’élément chrome \(\left( \ce{Cr} \right)\) ont un numéro atomique de 24 et un numéro de masse de 52. Combien de neutrons y a-t-il dans le noyau d’un atome de chrome ? Pour le déterminer, il faut soustraire comme indiqué :

La composition de tout atome peut être illustrée par une notation abrégée appelée format A/Z. Le numéro atomique et la masse sont tous deux écrits à gauche du symbole chimique. La valeur « A » est écrite en exposant tandis que la valeur « Z » est écrite en indice. Pour un exemple de cette notation, regardez l’atome de chrome présenté ci-dessous :

Une autre façon de se référer à un atome spécifique est d’écrire le numéro de masse de l’atome après le nom, séparé par un trait d’union. Le format symbole-masse pour l’atome ci-dessus s’écrirait Cr-52. Dans cette notation, le numéro atomique n’est pas inclus. Vous devrez vous référer à un tableau périodique pour connaître la valeur des protons.

Exemple \(\PageIndex{1}\)

Calculez chacune des trois particules subatomiques et donnez des noms de groupes ou de périodes spécifiques pour chaque atome.

  1. mercure
  2. platine
  3. bromine

Solutions

  1. Hg (métal de transition)- possède 80 électrons, 80 protons, et 121 neutrons
  2. Pt (métal de transition)- a 78 électrons, 78 protons et 117 neutrons
  3. Br (halogène)- possède 35 électrons, 35 protons et 45 neutrons

Exemple \(\PageIndex{2}\)

Écrivez les deux formats A/Z et symbole-masse pour les atomes de l’exemple \(\PageIndex{1}\).

Solutions

  1. \(\ce{^{201}_{80}Hg}\) et Hg-201
  2. \(\ce{^{195}_{78}Pt}\) et Pt-.195
  3. \N(\ce{^{80}_{35}Br}\) et Br-80

Exemple \(\PageIndex{3}\)

Identifiez les éléments en fonction des énoncés ci-dessous.

  1. Quel élément possède 25 protons ?
  2. Quel élément possède 0 neutron ?
  3. Quel élément possède 83 électrons ?

Solutions

a. manganèse

b. hydrogène

c. bismuth

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