Isotopes et Masse Atomique

Comprendre les Isotopes et la Masse Atomique

Les isotopes sont des atomes d'un même élément chimique qui possèdent le même nombre de protons (numéro atomique Z) mais un nombre différent de neutrons. Par conséquent, ils ont des nombres de masse (A) différents. Dans la nature, la plupart des éléments sont un mélange de plusieurs isotopes, chacun ayant une abondance naturelle spécifique. La masse atomique d'un élément indiquée dans le tableau périodique n'est pas la masse d'un seul atome, mais une masse atomique moyenne pondérée par l'abondance de ses isotopes.

Formule de Calcul

La masse atomique moyenne d'un élément se calcule en faisant la somme des produits de la masse de chaque isotope par son abondance naturelle (exprimée sous forme décimale) :

\text{Masse atomique moyenne} = \sum (\text{masse}_{\text{isotope}} \times \text{abondance}_{\text{isotope}})

Question à traiter

Le chlore naturel est un mélange de deux isotopes principaux : le chlore-35 (\(^{35}\text{Cl}\)) et le chlore-37 (\(^{37}\text{Cl}\)).

L'isotope \(^{35}\text{Cl}\) a une masse de 34.96885 u et une abondance naturelle de 75.77%.
L'isotope \(^{37}\text{Cl}\) a une masse de 36.96590 u et une abondance naturelle de 24.23%.

Calculez la masse atomique moyenne du chlore.

Correction : Identifier les Isotopes et Calculer la Masse Atomique Moyenne

1. Préparation des Données

La première étape consiste à convertir les pourcentages d'abondance en leur forme décimale, simplement en les divisant par 100.

Abondance de \(^{35}\text{Cl}\) : \(75.77\% \Rightarrow 0.7577\)
Abondance de \(^{37}\text{Cl}\) : \(24.23\% \Rightarrow 0.2423\)
Masse de \(^{35}\text{Cl}\) : \(34.96885 \, \text{u}\)
Masse de \(^{37}\text{Cl}\) : \(36.96590 \, \text{u}\)

2. Application de la Formule

On applique la formule de la moyenne pondérée. On multiplie la masse de chaque isotope par son abondance décimale, puis on additionne les résultats.

\begin{aligned} \text{Masse moyenne} &= (\text{masse}_{^{35}\text{Cl}} \times \text{abondance}_{^{35}\text{Cl}}) + (\text{masse}_{^{37}\text{Cl}} \times \text{abondance}_{^{37}\text{Cl}}) \\ &= (34.96885 \times 0.7577) + (36.96590 \times 0.2423) \\ &= (26.4959) + (8.9568) \\ &= 35.4527 \, \text{u} \end{aligned}

La masse atomique moyenne du chlore est d'environ 35.453 u.

Quiz Rapide : Testez vos connaissances

1. Qu'est-ce qui différencie deux isotopes d'un même élément ?

Le nombre de protons.
Le nombre d'électrons.
Le nombre de neutrons.

2. Si un élément n'avait qu'un seul isotope naturel, sa masse atomique moyenne serait...

Le double de la masse de cet isotope.
Exactement la masse de cet isotope.
La moitié de la masse de cet isotope.

Glossaire

Isotope: Atomes d'un même élément qui ont le même nombre de protons mais un nombre différent de neutrons. Ils partagent le même numéro atomique (Z) mais ont des nombres de masse (A) différents.
Numéro Atomique (Z): Le nombre de protons dans le noyau d'un atome. Il définit l'élément chimique.
Nombre de Masse (A): Le nombre total de protons et de neutrons dans le noyau d'un atome.
Masse Atomique Moyenne: La masse d'un atome d'un élément chimique, calculée comme une moyenne pondérée des masses de ses isotopes naturels en fonction de leur abondance.
Abondance Naturelle: Le pourcentage de chaque isotope d'un élément tel qu'on le trouve dans la nature.