Quelle est la masse molaire de l'aluminium ? Comment se compare-t-il aux autres éléments ?

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Imaginez un monde sans aluminium. Ce métal, le plus abondant sur la planète, constitue plus de huit pour cent de la croûte terrestre. Nous utilisons l'aluminium, également connu sous le nom d'aluminium au Royaume-Uni, pour fabriquer d'innombrables produits. Il s’agit notamment du papier d’aluminium, des canettes et autres contenants, des ordinateurs et autres appareils électroniques, des bâtiments, des avions, des réfrigérateurs et des climatiseurs, du matériel médical, des pièces automobiles et bien plus encore. Et pourtant, l’aluminium, tel que nous l’appelons métal, ne se trouve pas dans la nature. Au lieu de cela, l’aluminium forme des composés tels que des oxydes, dont nous devons extraire le métal utile en utilisant une énergie considérable.

©HT Ganzo/iStock via Getty Images

Dans cet article vous découvrirez la masse molaire de l'aluminium, de symbole Al. Nous explorerons ce que cela signifie et pourquoi c’est important. Toute substance pure, c'est-à-dire chaque élément et chaque composé, possède une masse molaire. La masse molaire de la substance influence ses propriétés physiques et chimiques. La masse molaire d’une substance est simplement la masse, en grammes, d’une mole de cette substance.

Une taupe, en chimie, est une quantité spécifique de particules. Ces particules peuvent être soit des atomes, soit des molécules. Le nombre de particules dans une taupe est constant, ce qui signifie qu’il est le même à chaque fois. Le nombre exact de particules dans chaque mole d'une substance est d'environ 6,022 × 1023 unités, également connu sous le nom de nombre d'Avogadro ou constante d'Avogadro. Cette constante doit son nom au scientifique italien Amadeo Avogadro, qui fut le premier à décrire ce nombre et sa signification. Le nombre d'Avogadro est essentiel pour comprendre la chimie et le fonctionnement du monde.

La masse molaire de l'aluminium est d'environ 26,98 grammes par mole. Cette valeur est dérivée du poids atomique de l'élément tel qu'indiqué dans le tableau périodique. Une mole d'atomes d'aluminium, soit 6,022 × 1023 atomes d'aluminium, a une masse d'environ 26,98 grammes. Pour mieux comprendre cela, comparons l’aluminium au plus petit élément connu, l’hydrogène. Une mole d’atomes d’hydrogène a une masse molaire d’environ un gramme.

L'hydrogène est le premier élément du tableau périodique. Chaque atome d'hydrogène ne possède qu'un seul proton et aucun neutron. L’hydrogène possède également un électron, mais les minuscules électrons ont une masse négligeable. Cependant, le proton unique a une masse d’environ une unité de masse atomique. Une mole d'atomes d'hydrogène a une masse de 1,00784 grammes par mole, qui, dans la plupart des cas, peut être arrondie à 1 gramme par mole.

L'aluminium est le 13ème élément du tableau périodique. Il possède un numéro atomique de 13 et contient exactement 13 protons. Pratiquement tous les atomes d’aluminium présents dans la nature se présentent sous la forme d’un isotope stable 27Al et possèdent 14 neutrons. Une infime proportion se présente sous la forme de l'isotope radioactif 26Al, qui contient 13 neutrons. Étant donné que les protons et les neutrons ont approximativement la même masse et que les électrons ont une masse négligeable, nous pouvons nous attendre à ce que la masse molaire du 27Al, avec 13 protons et 14 neutrons, soit d'environ 27 grammes par mole. La masse calculée d'une mole d'atomes d'aluminium est légèrement inférieure, à environ 26,98 grammes par mole, car le faible pourcentage d'atomes de 26Al d'origine naturelle fausse légèrement la masse molaire.

La plupart des éléments du tableau périodique existent sous plusieurs formes connues. Certaines de ces formes se trouvent dans la nature, tandis que d’autres peuvent être fabriquées en laboratoire. Ces différentes formes de chaque élément, appelées isotopes, possèdent le même nombre de protons. Cependant, chaque isotope possède un nombre de neutrons différent. L'aluminium possède 22 isotopes connus, allant de neuf à 30 neutrons. La plupart d'entre eux sont instables, de courte durée de vie et introuvables dans la nature. Seuls le 27Al, avec 14 neutrons, et le 26Al, avec 13 neutrons, existent dans la nature. Et l’isotope stable 27Al comprend près de 100 % des atomes d’aluminium naturels.

Pour déterminer la masse molaire d’un élément, il faut calculer la moyenne de tous les différents isotopes naturels de cet élément. Mais cette moyenne doit également prendre en compte le pourcentage d’atomes naturels que représente chaque isotope. Pour l’aluminium, le 27Al représente bien plus que le 26Al, le 26Al représentant moins de 1 pour cent de l’élément naturel.