Qu’est-ce qu’un isotope ?
Tous les atomes d’un élément ont le même nombre de protons. Mais le nombre de neutrons peut varier. Les atomes qui ont le même nombre de protons et des nombres de neutrons différents s’appellent des isotopes. Un isotope se nomme avec le nom de l’élément et son nombre de masse : carbone-12, carbone-13.
| Isotope | Protons | Neutrons | Abondance naturelle | Noyau |
|---|---|---|---|---|
| Carbone-12 | 6 | 6 | 98.93 % | Stable |
| Carbone-13 | 6 | 7 | 1.07 % | Stable |
| Carbone-14 | 6 | 8 | Très faible | Instable |
Les isotopes d’un élément ont le même nombre d’électrons : leurs propriétés chimiques sont donc presque identiques. Ils diffèrent par leur masse et par la stabilité de leur noyau.
Comment calculer la masse atomique moyenne ?
Dans la nature, un élément est un mélange de plusieurs isotopes. C’est pourquoi le tableau périodique indique la masse moyenne. Multiplie la masse de chaque isotope par son abondance, additionne les résultats et divise par 100 :
Masse moyenne = (masse₁ × abondance₁ + masse₂ × abondance₂ + …) / 100
Exemple. Dans la nature, le bore contient 19.9 % de bore-10 et 80.1 % de bore-11 :
(10.013 × 19.9 + 11.009 × 80.1) / 100 = 10.811 u
Le bore-11 est plus abondant : le résultat est donc proche de 11. La masse moyenne du chlore est de 35.5 pour la même raison : le chlore contient environ 75 % de chlore-35 et environ 25 % de chlore-37.
Construis des isotopes dans l’application Nalukh chem
Ajoute et retire des neutrons et vois l’isotope, son abondance et la masse atomique. Ce simulateur est inclus dans l’accès complet. Le téléchargement est gratuit, et 2 chapitres et 5 simulateurs sont accessibles sans compte.
Comment utiliser le simulateur ?
- Dans la section CHOISIR L’ÉLÉMENT, choisis l’un des 10 éléments, de l’hydrogène au néon. L’isotope le plus abondant s’ouvre.
- Utilise les boutons + et − du compteur Neutron dans la rangée du bas pour ajouter et retirer des neutrons. Les nombres de protons et d’électrons ne changent pas.
- Au-dessus du noyau, regarde le nom de l’isotope et le mot Stable ou Instable.
- Sous le noyau, alterne entre l’affichage Le nombre de masse et l’affichage Masse atomique (u) pour les comparer. L’oxygène-16 a un nombre de masse de 16 et une masse atomique de 15.995.
- Fais défiler le panneau de droite et lis les valeurs Notation, Abondance naturelle et Masse atomique moyenne de l’élément.
Exercices à essayer dans le simulateur
- Choisis le bore et compare 5 et 6 neutrons. Les abondances sont de 19.90 % et 80.10 %, et la masse moyenne est de 10.811. Compare avec le calcul ci-dessus.
- Choisis le néon et vérifie 10, 11 et 12 neutrons. La somme des abondances fait 100 : 90.48 + 0.270 + 9.25. Calcule la masse moyenne à la main et compare avec 20.180.
- Combien d’isotopes stables l’oxygène a-t-il ? Trois : avec 8, 9 et 10 neutrons.
- Choisis le béryllium et le fluor. Chacun n’a qu’un seul isotope stable : la masse moyenne est donc égale à la masse de cet isotope.
Erreurs fréquentes
- Confondre nombre de masse et masse atomique. Le nombre de masse est la somme des protons et des neutrons : c’est donc un nombre entier. La masse atomique est une valeur mesurée : ce n’est en général pas un nombre entier.
- Calculer une moyenne simple au lieu d’une moyenne pondérée. La moyenne simple du bore-10 et du bore-11 est de 10.5, mais la bonne réponse est 10.811.
