L’unité de masse atomique unifiée[1], de symbole « u », est une unité de mesure standard, utilisée pour exprimer la masse des atomes et des molécules. Cette unité n’appartient pas au Système international (SI), mais son usage est accepté avec lui. Depuis le 20 mai 2019, sa valeur a été totalement définie du fait que la valeur du nombre d’Avogadro a été fixée à exactement 6,022 140 76 × 1023 mol−1.
Avant la redéfinition de la mole en 2019, sa valeur était obtenue expérimentalement. Elle était alors définie comme 1⁄12 de la masse d’un atome du nucléide 12C (carbone 12), non lié, au repos et dans son état fondamental. En d’autres termes, un atome de 12C avait une masse d’exactement 12 u. En conséquence, 1 u vaut approximativement 1,660 538 921 × 10−27 kg[1].
La masse moyenne d’un nucléon dépend du nombre total de nucléons dans le noyau atomique, en raison du défaut de masse. C’est pourquoi la masse d’un proton ou d’un neutron pris séparément est strictement supérieure (d’un peu moins de 1%) à 1 u.
L’unité de masse atomique (sans le qualificatif unifiée), de symbole uma (amu en anglais), est une unité de masse obsolète de valeur voisine. Jusqu’en 1959, elle était définie en physique comme 1⁄16 de la masse d’un atome du nucléide 16O (oxygène 16) et en chimie comme 1⁄16 de la masse moyenne d’un atome d’oxygène « naturel », mélange légèrement variable des isotopes 16O, 17O et 18O. Cette dualité prit fin en 1959/1960 lorsque l’IUPAP et l’IUPAC se mirent d’accord pour mesurer les masses atomiques et moléculaires en douzièmes de la masse du nucléide 12C[2]. On voit encore aujourd’hui le symbole uma (ou amu) au lieu de u, mais avec pour valeur l’unité de masse atomique unifiée actuelle.
Dans les unités SI, le CODATA de 2018 recommande la valeur suivante :
m u = 1 N A × 10 3 ≃ 1,660 539 066 60 ( 50 ) × 10 − 27 kg {displaystyle m_{u}={frac {1}{N_{mathrm {A} }times 10^{3}}}simeq 1{,}660;539;066;60(50)times 10^{-27} {mbox{kg}}}
soit une incertitude relative de 3,0 × 10−10 (3,0 × 10−8 %).
En physique nucléaire, il est plus pratique d’exprimer la masse en eV/c2. Le Particle Data Group recommande en 2008[3] la valeur suivante :
m u ≃ 931,494 028 ( 23 ) M e V / c 2 {displaystyle m_{u}simeq 931{,}494;028(23) mathrm {MeV/} c^{2}}
Dans le domaine de la biochimie, on appelle également l’unité de masse des atomes le dalton (symbole Da), en l’honneur de John Dalton pour son travail sur la théorie atomique.
Un dalton est défini comme égal à 1⁄12 de la masse d’un atome de carbone 12. C’est donc un autre nom pour l’unité de masse atomique unifiée. Un dalton est, avec une assez bonne précision, la masse d’un atome d’hydrogène, la valeur de cette dernière étant 1,007 94 u aux erreurs de mesure près.
Le kilodalton (kDa) est beaucoup plus utilisé que le dalton en biologie et biochimie, du fait de la taille des molécules étudiées, pouvant contenir plusieurs milliers, voire millions, d’atomes. À titre de repère grossier, la plupart des molécules cellulaires ont typiquement une masse comprise entre 20 et 100 kDa. La masse d’un acide aminé est d’environ 110 Da, celle d’une protéine plus de 12 kDa, celle d’un nucléotide environ 330 Da. En 2019, une équipe de l’Institut de biologie structurale est parvenue à obtenir la structure à l’échelle atomique d’une protéine de 468 kDa[4].
Notes et références
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– Masse molaire
– Volume molaire
– Nombre de moles
– Concentration
molaire
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La masse molaire ATOMIQUE
La masse molaire atomique d’un élément ou la masse d’une mole d’atomes est la masse atomique relative (Ar) exprimée en gramme par mole.
- Le symbole est M
- L’unité est le gramme par mole = g.mol-1
Les masses molaires atomiques figurent dans le tableau périodique des éléments (revoir la fiche de révision masse atomique relative si nécessaire) Exemples :
- Masse molaire du chlore : MCl= 35,453 g.mol-1
- Masse molaire du sodium : MNa = 22,98 g.mol-1
- Masse molaire du carbone : MC = 12,011 g.mol-1
La masse molaire MOLECULAIRE La masse molaire moléculaire ou la masse d’une mole de molécules est la
masse moléculaire relative (Mr) exprimée en gramme par mole.
- Le symbole est M
- L’unité est le gramme par mole = g.mol-1
On la calcule en effectuant la somme des masses molaires atomiques des atomes qui constituent la molécule. Exemples
Masse molaire de l’eau : MH2O= 2.MH + MO = 2.1 + 16 = 18g.mol-1
Masse molaire du méthane : MCH4 = (1 x 12,01 g) + (4 x 1,008 g) = 16,04 g.mol-1
Distinction entre
masse atomique A (u.m.a.) et
masse molaire d’un atome M (g/mol-1) Cl masse atomique 35,453 uma
Les unités …..
masse molaire 35,453 g.mol-1 Na masse atomique 22,98 uma masse molaire 22,98 g.mol-1
Calcul de la masse molaire
d’un molécule
dont la formule moléculaire et/ou le nom sont donnés.
Unité de masse atomique – Définition
L’unité de masse atomique unifiée (symbole u ou uma ) est une unité de mesure standard, utilisée pour mesurer la masse des atomes et des molécules.
En physique
Cette unité n’appartient pas au système international (SI), et sa valeur est obtenue expérimentalement. Elle est définie comme 1/12 de la masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un…) d’un atome (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l’on ne peut…) du nucléide 12C (carbone), non lié, au repos, et dans son état fondamental (En physique quantique, les états fondamentaux d’un système sont les états quantiques de plus…). En d’autres termes un atome (Un atome (grec ancien ἄτομος [atomos], « que…) de 12C a une masse de 12 u et si on prend N (nombre d’Avogadro) atomes de 12C, on aura une masse de 12 g ; en conséquence une u ou une uma vaut approximativement 1,66054 × 10-27 kg [1].
Autre correspondance utile (en chimie) : 1 u = 1 g.mol-1.
Valeur
Dans les unités SI, le CODATA (en:CODATA) de 2006 recommande la valeur suivante : 
Avec une incertitude standard de : 
Soit une incertitude relative de : 
biochimie
(La biochimie est la discipline scientifique qui étudie les réactions chimiques ayant lieu…)
En
Dans le domaine de la biochimie, on appelle également l’unité de masse atomique (L’unité de masse atomique unifiée (symbole u ou uma ) est une unité de mesure standard,…) le dalton (symbole Da), en l’honneur de John Dalton pour son travail sur la théorie atomique (La théorie atomique est une théorie, publiée à la fin du XVIIIe siècle, sur la nature de…).
Un dalton est défini comme égal à 1/16e de la masse d’un atome d’oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de…), masse qui s’avéra ensuite estimée à partir d’un mélange (Un mélange est une association de deux ou plusieurs substances solides, liquides ou gazeuses…) de plusieurs isotopes. Un dalton est avec une assez bonne précision la masse d’un atome d’hydrogène (L’hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.), la valeur exacte étant 1,00794 uma.
Le kilodalton (kDa) est beaucoup plus utilisé que le dalton en biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant….) et biochimie, du fait de la taille des molécules étudiées, pouvant contenir plusieurs milliers, voire millions d’atomes. À titre de repère grossier, la plupart des molécules cellulaires ont typiquement une taille comprise entre 20 et 100 kDa. Un acide aminé (Un acide aminé est une molécule organique possédant un squelette carboné et…) de protéine (Une protéine est une macromolécule biologique composée par une ou plusieurs…) représente environ 110 Da, une base d’ADN (avec le désoxyribose (Le désoxyribose (C5H10O4), ou plus exactement le 2-désoxyribose, est un pentose…) et le phosphate) environ 330 Da.
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Carbone
L’unité de masse atomique est une unité qui sert à mesurer la masse des atomes, des ions, des molécules.En fait, c’est une unité de masse au même titre que le gramme ou que le kilogramme, à la seule différence que le u est une unité microscopique, c’est-à-dire extrêmement petite.
Cette unité ne fait pas partie du système international (SI).Sa valeur correspond en fait à 1 douzième de la masse d’un atome de 12C (prononcez carbone douze).
En terme plus humain, 1 u = 1,66054 × 10−27 kg (valeur approximative).On peut remarquer que la masse d’un proton ou d’un neutron est très proche d’une unité de masse atomique. Cela vient du fait qu’un atome de carbone 12 contient 6 protons et 6 neutrons. Si on prend un douzième de cette masse, on trouve l’unité de la masse atomique et la masse du proton et du neutron.
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1 – L’équivalence masse-énergie
Relation d’Einstein
A. Einstein en 1921
A. Einstein en 1921
En 1905, Albert Einstein postule l’équivalence entre la masse et l’énergie.
• La relation d’Einstein
Une particule de masse m possède, au repos, une énergie de masse E donnée par la relation :
E = m·c²
où E est l’énergie de masse (en J),
m la masse (en kg),
c la vitesse de la lumière dans le vide (en m·s-1).
La vitesse de la lumière est fixée par le Bureau International des Poids et Mesures à c= 299 792 458 m·s-1.
• Les unités de masse et d’énergie
Dans le système international, la masse s’exprime en kilogramme (kg) et l’énergie en joule (J) .
En physique nucléaire, on utilise plutôt l’unité de masse atomique (u) pour la masse et l’électronvolt (eV) pour l’énergie.
Définition : Une unité de masse atomique est égale à un douzième de la masse d’un atome de carbone 12.
Définition : Un électronvolt est égal à l’énergie acquise par un électron accéléré par une tension de un volt .
Concrètement : 1 u = 1,660 540·10-27 kg et 1 eV = 1,602 177·10-19 J.
Enfin, la relation d’Einstein permet d’établir que 1 u correspond à 931,5 MeV.
Energie de liaison
• Défaut de masse
Comparer la masse d’un noyau et la masse des nucléons qui le composent :
La masse d’un noyau est-elle : plus grande que la masse des nucléons qui le composent, 
identique à la masse des nucléons qui le composent, plus petite que la masse des nucléons qui le composent.
On observe que les nucléons non assemblés présentent une masse supérieure à la masse du noyau. La différence est appelé défaut de masse et noté Δm.
Δm = [Z·mp + (A-Z)·mn] – m(AZX)
Par convention, le défaut de masse est toujours positif.
Quelle est la valeur du défaut de masse de l’uranium 236 ? 0,92 u 1,92 u -0,92 u -1,92 u
• Energie de liaison
L’énergie de liaison d’un noyau est l’énergie qu’il faut fournir au noyau pour le dissocier en ses différents nucléons. On la note El.
El = Δm·c2
Quelle est la valeur de l’énergie de liaison du carbone 14 ? 105 eV 105 keV 105 MeV 105 GeV
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