Carbone-12 : Isotope standard du carbone utilisé comme référence pour les masses atomiques.
- Identifier l'élément carbone dans le tableau périodique
- Déterminer le numéro atomique Z
- Extraire le nombre de masse A de la notation
Le carbone est l'élément de numéro atomique Z = 6
"Carbone-12" signifie que le nombre de masse A = 12
N = A - Z = 12 - 6 = 6 neutrons
6 protons, 6 neutrons, 6 électrons (dans un atome neutre)
\(_6^{12}C\) ou \({}^{12}_6C\)
Pour le carbone-12 : Z = 6 (numéro atomique), A = 12 (nombre de masse)
• Numéro atomique : Z = 6 pour le carbone
• Notation isotopique : Symbole-A, où A est le nombre de masse
• Relation fondamentale : A = Z + N
Oxygène-16 : Isotope le plus abondant de l'oxygène, constituant 99,76% de l'oxygène naturel.
Z = 8 (position dans le tableau périodique)
A = 16 (indiqué dans la notation oxygène-16)
A = Z + N, donc N = A - Z
N = 16 - 8 = 8 neutrons
8 protons + 8 neutrons = 16 nucléons = nombre de masse A
Un atome d'oxygène-16 contient 8 neutrons
• Relation : N = A - Z
• Constante : Z est fixe pour un élément donné
• Vérification : A = Z + N
Isotopes : Atomes d'un même élément chimique qui ont le même numéro atomique Z mais des nombres de masse A différents.
Les isotopes doivent avoir le même Z (numéro atomique) mais des A différents
Carbone-12: Z=6, A=12, N=6
Carbone-13: Z=6, A=13, N=7
Carbone-14: Z=6, A=14, N=8
Tous ont Z=6 (carbone), mais A=12, 13 ou 14
Les trois sont des isotopes du carbone
\(_6^{12}C\), \(_6^{13}C\), \(_6^{14}C\)
Les isotopes du carbone ont tous Z=6 mais des nombres de masse différents (A=12, 13, 14)
• Définition : Même Z, A différent
• Propriétés chimiques : Identiques pour les isotopes d'un même élément
• Propriétés physiques : Légèrement différentes
Propriétés chimiques : Déterminées par la structure électronique, qui dépend du nombre de protons.
Les propriétés chimiques dépendent des électrons de valence
Les isotopes d'un même élément ont le même nombre de protons
Dans un atome neutre, le nombre d'électrons = nombre de protons = Z
Les isotopes ont la même structure électronique → mêmes propriétés chimiques
Les propriétés physiques peuvent légèrement différer (masse, taux de réaction)
Les isotopes d'un même élément ont des propriétés chimiques identiques car ils ont la même structure électronique
• Propriétés chimiques : Déterminées par les électrons de valence
• Isotopes : Même Z → même structure électronique → mêmes propriétés chimiques
• Propriétés physiques : Peuvent varier légèrement
Masse atomique moyenne : Moyenne pondérée des masses des isotopes naturels d'un élément.
Chlore-35: 75,77% d'abondance naturelle, masse = 34,97 u
Chlore-37: 24,23% d'abondance naturelle, masse = 36,97 u
Masse atomique = (%Cl-35 × masse Cl-35) + (%Cl-37 × masse Cl-37)
75,77% = 0,7577, 24,23% = 0,2423
Masse atomique = (0,7577 × 34,97) + (0,2423 × 36,97)
= 26,49 + 8,96 = 35,45 u
La valeur calculée (35,45 u) correspond à la masse atomique du chlore dans le tableau périodique
La masse atomique moyenne du chlore est de 35,45 u
• Moyenne pondérée : M = Σ(% × masse)
• Unité : u (unité de masse atomique)
• Signification : Valeur inscrite dans le tableau périodique
Ion calcium (Ca²⁺) : Atome de calcium qui a perdu 2 électrons, devenant un cation doublement chargé positivement.
Z = 20 (calcium est le 20e élément du tableau périodique)
Atome neutre Ca: 20 protons, 20 électrons, nombre de neutrons dépend de l'isotope
Ca → Ca²⁺ + 2e⁻ (le calcium perd 2 électrons)
Ion Ca²⁺: 20 protons (inchangé), 18 électrons (20-2), nombre de neutrons inchangé
Charge = +20 - 18 = +2
L'ion calcium Ca²⁺ a 20 protons, 18 électrons et une charge de +2
• Numéro atomique : Ne change jamais (identifie l'élément)
• Formation d'ions : Changement uniquement du nombre d'électrons
• Charge : Différence entre protons et électrons
Composition atomique : Nombre de protons, neutrons et électrons dans un atome ou ion.
Z = nombre de protons = numéro atomique
A = Z + N → N = A - Z
Dans un atome neutre : nombre d'électrons = Z
Soit un atome avec Z = 11 et A = 23 (sodium-23)
N = A - Z = 23 - 11 = 12 neutrons
Pour un atome neutre : 11 électrons
Total de nucléons : 11 protons + 12 neutrons = 23 = A ✓
Pour Z=11 et A=23 : 11 protons, 12 neutrons, 11 électrons (dans l'atome neutre)
• Relation : A = Z + N
• Atome neutre : Z protons = Z électrons
• Vérification : Protons + neutrons = nombre de masse A
Masse atomique relative : Moyenne pondérée des masses des isotopes naturels. Nombre de masse : Nombre entier de nucléons dans un atome particulier.
Valeur inscrite dans le tableau périodique, exprimée en unités de masse atomique (u)
Exemple: Carbone: 12,01 u
Valeur entière pour un isotope particulier
Exemple: Carbone-12 a A = 12
La masse atomique relative est une moyenne, tandis que A est une valeur exacte pour un isotope
La masse atomique tient compte de tous les isotopes naturels et de leur abondance
Le carbone naturel est composé de 98,9% de C-12 et 1,1% de C-13, d'où la masse atomique de 12,01 u
La masse atomique relative est une moyenne pondérée des isotopes, tandis que le nombre de masse est une valeur exacte pour un isotope particulier
• Masse atomique : Valeur dans le tableau périodique (non entière souvent)
• Nombre de masse : Valeur entière pour un isotope
• Origine : Abondances naturelles des isotopes
Masse atomique : Moyenne pondérée des masses des isotopes naturels, tenant compte de leur abondance relative.
La plupart des éléments existent sous forme de plusieurs isotopes naturels
Chaque isotope a une abondance naturelle différente dans l'échantillon
M = Σ(abondance × masse de chaque isotope)
75,77% de Cl-35 (34,97 u) et 24,23% de Cl-37 (36,97 u)
M = (0,7577 × 34,97) + (0,2423 × 36,97) = 35,45 u
Le résultat est rarement un nombre entier, d'où la masse atomique non entière
La masse atomique n'est pas entière car c'est une moyenne pondérée des masses des isotopes naturels
• Moyenne pondérée : Tient compte des abondances naturelles
• Isotopes : Ont des masses légèrement différentes
• Résultat : Rarement un nombre entier
Identification d'élément : Détermination de l'élément chimique à partir de son numéro atomique Z.
Le numéro atomique Z identifie de manière unique l'élément chimique
Rechercher l'élément qui a le numéro atomique Z donné
Soit un atome avec Z = 17 → c'est le chlore (Cl)
Si A = 35, c'est l'isotope chlore-35
Vérifier que Z correspond bien au nombre de protons dans le tableau
Un élément est identifié par son numéro atomique Z, qui correspond à sa position dans le tableau périodique
• Identité élémentaire : Déterminée par Z uniquement
• Tableau périodique : Organisé par ordre croissant de Z
• Isotope : Même Z, A différent
