Masse atomique / Numéro atomique
Aussi : Numéro de proton, Masse atomique relative, Nombre de masse, Numéro de charge nucléaire
Le numéro atomique indique le nombre de protons d'un élément dans le tableau périodique ; la masse atomique (masse atomique relative) décrit la masse moyenne de ses atomes en unités de masse atomique.
Le numéro atomique et la masse atomique (également appelée masse atomique relative) sont deux grandeurs fondamentales qui caractérisent tout élément chimique. Le numéro atomique — aussi appelé numéro de charge nucléaire ou nombre de protons — détermine de façon univoque la place d'un élément dans le tableau périodique et régit entièrement son comportement chimique. La masse atomique indique la masse moyenne d'un atome en unités de masse atomique (u, anciennement « uma »), calculée en pondérant les masses des isotopes naturels par leur abondance relative.
Importance pour les métaux précieux
Chaque métal précieux est défini de manière inimitable par son numéro atomique. L'or (Au) porte le numéro atomique 79 — son noyau contient 79 protons — et possède une masse atomique relative de 196,967 u. Cette masse élevée est en grande partie responsable de la densité exceptionnelle de l'or (19,32 g/cm³), mise à profit lors de la détermination de la densité par la méthode d'Archimède pour vérifier l'authenticité.
Les métaux du groupe du platine — platine (Pt, Z = 78), palladium (Pd, Z = 46), rhodium (Rh, Z = 45), iridium (Ir, Z = 77), osmium (Os, Z = 76) et ruthénium (Ru, Z = 44) — occupent des positions voisines dans le tableau périodique et partagent de ce fait des propriétés physico-chimiques similaires, notamment une grande résistance à la corrosion et une forte activité catalytique.
Masse atomique et poids fin — deux notions distinctes
La masse atomique influence la densité et, par conséquent, de façon indirecte le poids fin d'un lingot ou d'une pièce, mais elle ne se confond pas avec lui. Le poids fin désigne la quantité de métal pur contenue dans un objet, indépendamment de la masse atomique. Dans le calculateur de valeur de fusion, la masse atomique intervient implicitement par le biais de la densité lorsque des mesures de volume sont utilisées pour estimer le poids.
Formule : masse atomique relative (u) = Σ (masse de l'isotope × abondance naturelle)
Exemple or : 196,967 u (un seul isotope stable : ¹⁹⁷Au, abondance 100 %)
Le numéro atomique comme critère d'authenticité
Des méthodes analytiques telles que l'analyse par fluorescence X (FRX) identifient les éléments avec précision grâce à leur rayonnement X caractéristique, qui découle directement du numéro atomique (configuration électronique). Un noyau de tungstène (Z = 74, densité 19,25 g/cm³) peut imiter de façon trompeuse la densité de l'or (Z = 79, densité 19,32 g/cm³) — mais la FRX et le contrôle par ultrasons les distinguent sans équivoque, car les raies X caractéristiques sont directement liées au numéro atomique et ne peuvent être falsifiées.
En résumé
Le numéro atomique est l'identité atomique d'un élément — immuable et infalsifiable. La masse atomique explique pourquoi des lingots de même volume en or, en platine ou en argent ont des poids différents, et constitue la base physique des méthodes modernes de vérification d'authenticité.