Parce que les électrons ont si peu de masse, masse atomique mesure essentiellement la masse du noyau d'un atome. Différents isotopes, ou les formes de l'élément, ont des masses différentes parce que leurs noyaux contiennent le même nombre de protons mais un nombre variable de neutrons. Les scientifiques peuvent utiliser des données transmises sur l'abondance relative des isotopes dans un échantillon pour déterminer la masse atomique moyenne de l'échantillon.
Unités de masse atomique
Les scientifiques mesurent la masse atomique en unités de masse atomique. Une unité de masse atomique unique est 1/12 de la masse d'un atome de carbone-12, il est donc un tout petit nombre. Les scientifiques utilisent cette définition plutôt que de simplement la définissant comme la masse d'un proton ou un neutron, car bien que les deux masses sont proches, ils ne sont pas identiques. Malgré son statut à l'aune duquel d'autres masses atomiques sont mesurées, le carbone lui-même a une masse atomique moyenne de 12,0107. Cet écart découle du fait que d'autres isotopes du carbone pèsent plus que le carbone-12, et même si elles sont moins fréquentes, ils conduisent jusqu'à la masse atomique globale d'un échantillon de carbone.
Points de données
Pour déterminer la masse atomique moyenne d'un élément, vous devez disposer de données sur les abondances relatives de ses isotopes. Une liste des isotopes stables connus comprendra un pourcentage et un nombre de masse. Ce nombre de masse décrit la quantité de protons et de neutrons dans le noyau de l'isotope, il est donc toujours un nombre entier positif. Les scientifiques peuvent déduire la masse atomique moyenne à partir de ces deux points de données. Le tableau périodique des éléments répertorie les masses atomiques moyennes basées sur l'abondance naturelle des isotopes, mais des échantillons spécifiques peut varier légèrement par rapport au chiffre indiqué.
Equations
Multipliant nombre de masse de chaque isotope par son abondance, puis en ajoutant ces chiffres ensemble vous donnera la masse atomique moyenne de l'élément. Par exemple, le cuivre a deux isotopes stables connus: cuivre-63 et le cuivre-65. De tout le cuivre dans le monde, 69,17 pour cent de celui-ci est en cuivre-63, tandis que le 30.83 pour cent restants est le cuivre-65. Exprimer les pourcentages comme un rapport, puis le multiplier par le nombre de masse pour constater que 63 x 0,6917 = 43,5771 et que 65 x 0,3083 = 20,0395. Ajouter ces deux résultats ensemble pour arriver à la masse atomique moyenne du cuivre: 43,5771 + 20,0395 = 63,6166. Si un échantillon de cuivre ne contient que ces isotopes stables, ce chiffre est la masse atomique moyenne de cet échantillon.
Vérification de votre travail
Les chiffres de la masse atomique moyenne que vous calculez peuvent différer légèrement des chiffres figurant sur le tableau périodique des éléments. Cette différence provient du fait que les masses atomiques moyennes cotées comprennent des traces d'isotopes instables. Cependant, les deux nombres devraient être assez proches que vous pouvez facilement dire si vous avez fait une erreur. La valeur dérivée de 63,6166 est assez proche de la moyenne cotée masse atomique de cuivre de 63,546 que vous pouvez accepter le chiffre. Aviez-vous arrivé à un nombre à trois chiffres ou un nombre négatif, vous savez que vous auriez commis une erreur dans votre travail.