la masse atomique

Fiche 17
LA MASSE ATOMIQUE
Approche historique – La masse atomique relative
Lorsqu’en 1803 John Dalton proposa son modèle atomique, on ne pouvait pas mesurer
directement les masses réelles des atomes. Il essaya donc, à partir d’une série
d’expériences, de déterminer leurs masses relatives, c’est-à-dire qu’il a essayé de
déterminer combien de fois un atome était plus « lourd » qu’un autre.
Dalton choisit la masse de l’hydrogène comme unité de référence et détermina combien
de fois un atome donné était plus « lourd » que l’hydrogène. Par exemple, si un atome est
63 fois plus lourd que l’hydrogène, sa masse atomique relative vaut 63.
Approche historique – Des volumes égaux pour les gaz
En 1810, le chimiste italien Avogadro émit l’hypothèse suivante : des volumes égaux de
gaz, pris dans les mêmes conditions de température et de pression, contiennent le même
nombre de molécules.
Cette hypothèse, confirmée depuis lors, a permis de déterminer les masses atomiques
relatives d’éléments gazeux. Il suffit de peser un même volume de différents gaz dans les
mêmes conditions et de comparer leurs masses.
Exemples :
Ø Un litre d’hydrogène a une masse de 0,08 g (pour T = 300 K et P = 105 Pa). Dans
les mêmes conditions, un litre d’oxygène a une masse de 1,28 g. Comme
1,28
= 16 , on en déduit que l’oxygène est 16 fois plus lourd que l’hydrogène.
0,08
1,12
= 14 . Un atome
0,08
d’azote est donc 14 fois plus lourd qu’un atome d’hydrogène.
Ø De même, un litre d’azote a une masse de 1,12 g. Or
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La masse atomique moyenne
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Dans la nature, il existe deux sortes d’atomes de chlore dans la nature : le 35Cl et le
37
Cl. Ces deux isotopes se trouvent toujours mélangés dans une même proportion
(respectivement 75,4 % et 24,6 %), quel que soit le lieu de prélèvement et la nature de
l’échantillon.
Comme les propriétés chimiques de ces deux isotopes sont identiques, le chimiste
travaille toujours avec le mélange des deux. On a donc du définir une masse moyenne : la
masse atomique de l’élément. Cette masse est la moyenne pondérée des masses de
chaque isotope.
Calculons la masse atomique de l’élément chlore (sans tenir compte du défaut de
masse) :
(35 × 75,4) + (37 × 24,6)
Masse atomique =
= 35,492 u
100
Nous trouvons une valeur légèrement supérieure à celle du tableau périodique car on n’a
pas tenu compte du défaut de masse.
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