4.5 : Les éléments – définis par leur nombre de protons

Nombre de masse

Le nombre de masse (\(A\)) d’un atome est le nombre total de protons et de neutrons dans son noyau. La masse de l’atome est une unité appelée unité de masse atomique \(\left( \text{amu} \right)\). Une unité de masse atomique correspond à la masse d’un proton, soit environ \(1,67 \times 10^{-27}\) kilogrammes, ce qui est une masse extrêmement faible. Un neutron a une masse légèrement supérieure à celle d’un proton, mais on considère souvent que sa masse est également égale à une unité de masse atomique. Les électrons n’ayant pratiquement aucune masse, la totalité de la masse d’un atome se trouve dans ses protons et ses neutrons. Par conséquent, le nombre total de protons et de neutrons dans un atome détermine sa masse en unités de masse atomique (tableau \(\PageIndex{1}\)).

Considérez à nouveau l’hélium. La plupart des atomes d’hélium possèdent deux neutrons en plus des deux protons. Par conséquent, la masse de la plupart des atomes d’hélium est de 4 unités de masse atomique (\(2 \ : \text{amu}\) pour les protons + \(2 \ : \text{amu}\) pour les neutrons). Cependant, certains atomes d’hélium possèdent plus ou moins de deux neutrons. Les atomes ayant le même nombre de protons mais un nombre différent de neutrons sont appelés isotopes. Comme le nombre de neutrons peut varier pour un élément donné, les numéros de masse des différents atomes d’un élément peuvent également varier. Par exemple, certains atomes d’hélium ont trois neutrons au lieu de deux (on appelle cela des isotopes et on en parle en détail plus loin).

Pourquoi pensez-vous que le « nombre de masse » inclut les protons et les neutrons, mais pas les électrons ? Vous savez que la majeure partie de la masse d’un atome est concentrée dans son noyau. La masse d’un atome dépend du nombre de protons et de neutrons. Vous avez déjà appris que la masse d’un électron est très, très faible comparée à la masse d’un proton ou d’un neutron (comme la masse d’un penny comparée à celle d’une boule de bowling). Compter le nombre de protons et de neutrons renseigne les scientifiques sur la masse totale d’un atome.

Le nombre de masse d’un atome est très facile à calculer, à condition de connaître le nombre de protons et de neutrons dans un atome.

Un symbole chimique est une désignation d’une ou deux lettres ou deux lettres désignant un élément. Voici quelques exemples de symboles chimiques : \(\ce{O}\) pour l’oxygène, \(\ce{Zn}\) pour le zinc, et \(\ce{Fe}\) pour le fer. La première lettre d’un symbole est toujours en majuscule. Si le symbole contient deux lettres, la deuxième lettre est en minuscule. La majorité des éléments ont des symboles qui sont basés sur leurs noms anglais. Cependant, certains éléments connus depuis l’Antiquité ont conservé des symboles basés sur leur nom latin, comme le montre le tableau \(\PageIndex{2}\).