MASSES ATOMIQUE et MOLéCULAIRE

masses atomique et moléculaire

MASSE ATOMIQUE

C'est la masse unitaire d'un corps, comparée à la (quantité de matière unitaire) qu'elle comporte

Dimension de la masse atomique  M.N-1      Symbole m'a      

Unité S.I.+ kg/mol et unité d'usage : le gramme par mole (g/mol) 1000 fois plus petite que le kg/mol

 

-définition   m’a = u.A.n / q

ce qui signifie que m’a(kg/mol, masse atomique d’un corps) = u la masse moyenne d’1 nucléon de l'atome avec son cortège, soit 1,660.10-27 kg) multiplié par le nombre (A de nucléons que comporte l'atome), multiplié par le nombre (n = 6,02214.1023) de nucléons-particules inclus dans la masse de 1 kg du corps et divisé par l'unité de quantité de matière (1 mol)

ou encore, comme (n / q) = NA(constante d’Avogadro) >> m’a = u.A.NA

Nota : une masse atomique m'a implique le nombre de masse A et non pas le numéro atomique Z d’un corps (qui est le nombre des seuls protons)

Pour les corps simples de faible nombre atomique (jusqu'à 9), il y a autant de neutrons que de protons dans chaque noyau et alors la masse atomique est proportionnelle à 2Z (car, pour ces corps-là, 2Z = A) mais ce ne sont là que quelques cas très particuliers

 

Nota 2: par habitude, les notions ci-dessus sont exprimées en grammes.

D’où (comme l'expression u.NA vaut 10-3 kg/mol) :

on peut écrire m’a = 10-3 A (kg/mol) = A (g/mol)

 

-atome-gramme

en Science ancienne, l’unité de masse était le gramme.Alors l’unité de masse atomique était le gramme par mole (au lieu du kilogramme par mole, l’actuelle unité S.I.+) et la valeur (numérique) qui en résulte pour chaque corps a été nommée atome-gramme.

Et au XXI° siécle, on ne s’est pas encore défait de cette appellation !

Le seul avantage est que les valeurs des masses atomiques sont exprimées à 3 chiffres, car l’unité est 1000 fois plus petite. La plage des masse atomiques va donc de 1 à # 300 grammes/mol pour tous les corps simples connus.

La formulation de masse atomique, en version atome-gramme, devient m’a = A (g/mol)

au lieu de la version rationnelle m'a = 10-3A(kg/mol)

 

-valeurs réelles des masses atomiques

Il y a de légères différences entre les mesures précises réelles et les valeurs rondes qui sont usuellement attribuées aux atomes-grammes

Par exemple, (m'a) = 1,008 g/mol (pour l'hydrogène, au lieu de 1) en passant par 47,89 g/mol (pour le titane, au lieu de 48) ou 238,03 g/mol (pour l'uranium au lieu de 238), etc

Les causes de ces différences entre les valeurs arrondies et la réalité, sont dues au défaut de masse pour les nucléons (venant souvent apporter un correctif de quelques millièmes sur la masse atomique) et aussi aux isotopes inclus dans les corps bruts naturels

 

 

MASSE MOLÉCULAIRE (synonyme = masse molaire)

Une molécule est constituée d’un certain nombre d’atomes, donc la masse moléculaire (mm) a la même définition que la masse atomique, mais généralisée à l’ensemble des atomes composant une molécule: c'est la masse unitaire d'un corps, comparée à la (quantité de matière unitaire) qu'elle comporte

 

Dimension de la masse atomique  M.N-1      Symbole m'm      

 

Unité S.I.+ kg/mol et unité d'usage : le gramme par mole (g/mol) 1000 fois plus petite que le kg/mol

 

-définition de la masse molaire   mm = nf .A.u.NA

 

où mm (kg/mol) = masse molaire d'un corps

 

nf est l’atomicité (nombre, égal à 2, 3....n, si les molécules sont bi, tri...polyatomiques)

 

u(kg)= masse moyenne d’1 nucléon avec son cortège (1,660.10-27 kg)

 

NA= constante d’Avogadro (6,022.1023 part/mol)

 

est la somme des nombre de masse (donc de nucléons) des composants de la molécule

 

 

-molécule-gramme

 

c'est le nom donné à la valeur de la masse molaire quand l'unité est le gramme par mole (unité d'usage pratique qui est 1000 fois plus faible que le kilogramme par mole, unité S.I.+)

A ce moment, la formulation est m'm = nf .A(g/mol)

au lieu de la version rationnelle m'a = nf.10-3A(kg/mol)

où m'm (g/mol) est la molécule-gramme, nl'atomicité et A la somme des nombres de masse de la molécule

 

-pour les corps composés la masse molaire est la somme des (m’m)i composantes

Par exemple: m’m de NH3 = m’m de N(soit 14) + 3 m’m de H(soit 3x1) =17 g/mol

 

-pour les mélanges de corps la masse molaire est la moyenne des composants

 

Par exemple: m’m de l’air = 78% de N²(soit 21,84) + 21% de O²(soit 6,72) + 1% de gaz rares(soit 0,40) = 28,96 g/mol

 

-relations entre la masse molaire et des grandeurs voisines

 

Relation avec la masse atomique ma

 

pour les corps simples m’m= m’a x nf    nf est l’atomicité (nombre d’atomes par molécule)

 

pour les corps composés: m’m est la somme des masses atomiques des atomes composants

Relation avec le volume moléculaire m’m= Vm.ρ'

 

Vm(m3/mol)= volume moléculaire d’un corps

 

m’m(kg/mol)= masse moléculaire du corps

 

ρ'(kg/m3)= masse volumique du corps

 

Pour un gaz (c'est la relation d'Avogadro-Ampère) >> m’m= ρ'a.Vm / d  

où m’m(kg/mol)= masse moléculaire du gaz, d = densité du gaz par rapport à l’air, ρ'a(kg/ l) = masse volumique de l’air et Vm(m3/mol) = volume moléculaire du gaz

 

En valeur numérique, on a pratiquement m’m# 29d

 

Nota : 1 mm3 d’air contient 2,7.1016 molécules (donc 1m3 en contient 2,7.1025)

 

 

-valeurs de quelques masses molaires exprimées en grammes / mole et arrondies

 

Gaz >> hydrogène(2)--ammoniac(17)--vapeur d'eau(18)--acétylène(26)--azote(28)--air(29)--oxygène(32)-- O²(44)--propane(44)-- chlore(71)

 

Liquides >> eau(16)—H²SO4(98)--mercure(200)

 

Solides >> de 7(lithium) à 238(U) pour les corps simples et jusqu’à 350 pour les corps composés

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