1. C'est petit, un atome

1.1 L'exercice du riz

Est-il possible d'acheter un seul grain de riz. Évidement que non, c'est trop petit ! On vend donc le riz en poche et on estime que toutes les poches de riz ont le même nombre de grains parce qu'ils ont la même masse. C'est la même chose pour le café, les feuilles de papier ou les jujubes. Lorsqu'un élément est trop petit pour être compté, on utilise des paquets pour analyser les quantités impliquées. 

Une douzaine d'œufs contient douze œufs. Une paquet de feuilles contient 200 feuilles. En chimie, le paquet s'appelle la mole et il contient un très grand nombre de particules, et ce, pour que celle-ci soit macroscopique, ce qui signifie qu'on peut voir et manipuler une mole d'atomes. Une mole de plomb par exemple pèse 207,2 g. Une mole d'hélium aux conditions normales a un volume de 22,4 L. Une mole, c'est une quantité avec laquelle on peut travailler concrètement. 


1.2 Le nombre d'Avogadro

Quel nombre choisir pour que ce soit pratique ? Outre le fait qu'il doit être macroscopique, donc gros, le choix de cette valeur ne doit pas relever du hasard. Laissez-moi vous expliquer. Il y a deux nombres importants sur tous les tableaux périodiques, soient le numéro atomique et la masse atomique. Concentrons-nous sur cette deuxième valeur. Elle est exprimée en unité atomique et elle correspond au douzième de la masse d'un atome de carbone 12. Autrement dit, elle correspond à peu de choses près à la masse d'un proton ou d'un neutron qui ont sensiblement la même masse. La masse atomique correspond donc au nombre de nucléons (particules dans le noyau). 

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Ce serait vraiment pratique de réutiliser cette valeur, mais de façon macroscopique. 

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Ce n'est donc pas sorcier. L'objectif d'Avogadro pour déterminer le nombre de particules dans une mole était simplement de réutiliser la masse atomique du tableau périodique des éléments.

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Amadeo Avogadro

Né en 1776 et mort en 1856 à Turin en Italie, Avogadro est surtout reconnu pour avoir élaboré la loi d'Avogadro selon laquelle un même volume de gaz différents contient le même nombre de moles à une température et à une pression données. Cette loi est importante puisqu'elle permet de déterminer la masse molaire d'un gaz par rapport à un autre dont la masse molaire est connue. Pourtant, le nombre d'Avogadro reste à être calculé. Il faut dire que l'existence même de l'atome était remis en cause à l'époque. Jean Perrin s'approche de la valeur actuellement admise comme étant le nombre d'Avogadro en 1913. Celle-ci n'est officiellement fixée qu'en 2019 à 6,02214076 x 1023

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