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Niveau troisième
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Masse atomique

Posté par
lulu34
09-11-16 à 14:42

Bonjour,
Je n'arrive pas à résoudre ce problème que voici :
Toute la matière est constituée d'atomes. Un atome est constitué d'un noyau (contenant des neutrons et des protons) autour duquel gravitent des électrons. Le tableau périodique de Mendeleïev regroupe tous les éléments solides, liquides et gazeux.

26      55.845
       FE
      Fer

Pour le fer par exemple, on trouve l'étiquette ci-dessus. Le nombre 26 représente le nombre de protons. 55.845 est la masse atomique de l'élément exprimée en unité de masse atomique (symbole u). Avec les données, retrouver la masse atomique du Fer que l'on peut lire dans le tableau périodique.

Données : composition d'un atome de fer
30 neutrons, 26 protons et 26 électrons.
Masse d'un électron : environ 9.11x10^-31 Kg
Masse d'un proton : environ 1.672x10^-27 Kg
Masse d'un neutron : environ 1.675x10^-27 Kg
1u = 1.66x10^-27 kg


Alors moi j'ai fais :

( 9.11x10^-31 x 26) + (1.672x10^-27 x 26) + (1.675x10^-27 x 30)
= 93.746x10^-27 Kg

Sachant que 1u =  1.66x10^-27 kg
Alors 93.746x10^-26 Kg = 56.473u

Seulement 56.473 est différent de 55.845...
Du coup je ne trouve pas...

merci!

Posté par
quarkplus
re : Masse atomique 09-11-16 à 17:26

Bonjour ,
La masse d'un atome est inférieure à celles de ses composants séparés .
Cette différence correspond à l'énergie de liaison qui permet aux nucléons de rester liés
dans le noyau . Etes vous réellement en 3 éme  ?

Posté par
124geeegeee
re : Masse atomique 29-11-16 à 07:42

Bonjour,

Pourquoi la masse atomique relative diffère du nombre de masse[modifier | modifier le code]
La masse atomique est généralement un nombre décimal, et ce pour plusieurs raisons. Les décimales varient selon l'unité de masse atomique choisie comme référence, ce qui explique en partie les variations historiques de ce choix.
Concernant un élément chimique en général, c'est le mélange isotopique constaté sur la Terre qui est pris comme mélange caractéristique. La masse atomique d'un élément chimique est ainsi la moyenne des masses atomiques de ses isotopes au prorata de leur présence dans la nature. Ce choix offre un intérêt pratique évident : il permet de calculer précisément les masses en jeu lorsqu'on considère des échantillons non purifiés de l'élément chimique, c'est-à-dire dans la situation expérimentale la plus courante.
Concernant un atome en particulier (isotope donné d'un élément donné, caractérisé par un nombre de protons et un nombre de neutrons donnés), seul le carbone 12 possède a priori une masse atomique entière, pour la simple raison que l'unité de masse atomique est définie comme 1/12e de sa masse. Pour tous les autres atomes, la masse atomique exacte n'est pas un multiple entier de la masse unitaire de référence. En effet des phénomènes physiques corrélés au nombre de nucléons mais non proportionnels à celui-ci interviennent, de telle sorte que la masse d'un ensemble de nucléons assemblés dans un noyau n'est pas égale à la somme des masses des nucléons isolés : en effet, la masse d'un proton lié dans un noyau n'est pas tout à fait égale à celle d'un proton libre (énergie de liaison, défaut de masse nucléaire...).


Posté par
J-P
re : Masse atomique 29-11-16 à 13:00

Juste pour info.

Plusieurs causes à cette différence.

a) précision des masses données dans l'énoncé.

b) l'énergie de liaison du noyau.
A savoir, uu noyau d'atome a une masse inférieure à la somme des masses de ses constituants (protons et neutrons). Cela est du à l'énergie de liaison nécessaire à maintenir la cohésion du
Voit par exemple sur ce lien :

c) La masse atomique donnée dans le tableau de Mendeleev correspond au fer naturel (qu'on trouve dans la nature).
Or le fer somporte plusieurs isotopes présent en pourcentages différents dans le fer naturel.
Il faut donc tenir compte de cette répartition.
---------------------
Voila un calcul plus précis (juste pour montrer comment s'y prendre) tenant compte des points notés ci-dessus.

Masse d'un électron : environ 9,11.10^-31 kg
Masse d'un proton : environ 1,6726219.10^-27 kg
Masse d'un neutron : environ 1,674927.10^-27 Kg

1 u = 1,660538921.10^-27 kg

Masse des particules à l'état séparés (pour le Fe56): m = 26 * 9,11.10^-31 + 26 * 1,6726219.10^-27 + 30*1,674927.10^-27 = 9,37596654.10^-26 kg = 56,4634 u

E liaison du noyau : =  492254 keV
Soit un équivalent masse de 1,783.^10-36 * 492254.10^3 = 8,777.10^-28 kg = 0,52856 u

masse de l'atome de Fe(56) = 56,4634 - 0,52856 = 55,935 u

Avec une masse atomique annoncée de 55,845 u

Pourquoi cette petite différence ?

Cela est du au fait que le fer à plusieurs isotopes, dans la nature, on trouve environ :

91,72 % de Fe(56)
5,845 % de Fe(54)
2,1 % de Fe(57)
0,28 % de Fe(58)

Il faudrait donc faire le calcul pour chacun des isotopes ... et faire une moyenne pondérée par leurs pourcentages en masse.
... en tenant compte pour chacun de leur énergie de liaison propre (qu'il faudrait réussir à trouver les valeurs dans un formulaire)

Sur ce lien , on peut trouver les masses atomiques pour les différents isotopes.

On y trouve ceci :

Pour le Fe(56) : masse atomique : 55,9349 u (qui arrondi est exactement ce que j'avais calculé ci-dessus.
Pour le Fe(54) : masse atomique : 53,9396 u
Pour le Fe(57) : masse atomique : 56,9354 u
Pour le Fe(58) : masse atomique : 57,9333 u

Et la masse pondérée atomique du fer naturel est donc : (0,9172 * 55,9349 + 0,05845 * 53,9396 + 0,021 * 56,9354 + 0,0028 * 57,9333)/(0,9172 + 0,05845 + 0,021 * + 0,0028) = 55,845 u

... qui est bien la valeur qu'on trouve dans le tableau de Mendeleev

Sauf distraction.  



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