Les valeurs caractéristiques de l’atome

Un atome comporte Z protons. Z est appelé nombre de charges ou numéro atomique de l’atome.

• Z correspond aussi au nombre d’électrons de l’atome. L’atome est ainsi globalement neutre.

Un atome comporte N neutrons.

Un atome comporte A nucléons. Ce nombre A est appelé le nombre de masses de l’atome.

• La somme A = N + Z donne le nombre total des nucléons dans le noyau.

L’atome X est représenté sous le symbole :

^A_ZX

L’unité de quantité de matière : la mole

L’unité des quantités de matières est la mole (symbole : mol).

Depuis le 20 mai 2019, une mole est un ensemble de 6,02214076 10²³ entités.

Auparavant, la mole était la quantité d’objets d’un système contenant autant d’objets qu’il y a d’atomes dans 12 g de carbone 12 (¹²₆C).

C’est en revenant à l’hypothèse d’Avogadro : « tous les gaz occupent aux conditions normales de température et de pression (CNTP) ; 25 °C, 1Atm ; le même volume quel que soit leur nature. Ce volume pour une mole est égal à 22,414 l » que l’on a défini le nombre d’Avogadro N_a :

N_a=6,0220.10²³ mol^-1

En revenant sur les travaux de Faraday sur l’électrolyse, on définit la quantité d’électricité correspondant au passage d’une mole électrons F :

F=N_a.e=96 485C
il s’agit du Faraday

Remarque : la mole représente donc un facteur multiplicatif permettant de passer de l’échelle microscopique à l’échelle macroscopique. Il faut toujours préciser la nature des entités élémentaires étudiées : atome, ion, molécules, électrons, etc.

L’unité de masse atomique (symbole u)

L’unité de masse du système international est le kilogramme. Comme le kilogramme est totalement inadapté à l’échelle atomique, on a défini l’unité de masse atomique comme le douzième de la masse d’un atome de carbone 12. Comme une mole de carbone 12 à une masse de 12 g, l’unité de masse atomique est équivalente à :

1u=1,6606.10^-27 kg

Conséquence :

• le nombre qui mesure la masse d’un atome en unité de masse atomique est le même que celui qui mesure une mole d’atomes en grammes
• on préfère utiliser au niveau des particules élémentaires les masses en unité de masse atomique
  • électrons m_e=5,5.10^-4 u
  • protons m_p=1,00723 u
  • neutron m_n=1,0087 u
• la masse de l’électron restant négligeable, la masse du noyau est sensiblement égale à la masse de l’atome.