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Système du Québécium.

Double sens du concept d’élément et défaut de masse.

Pierre Demers

9 et 10 III 2010

Traduction interdite.

Termes de référence :

Résumé. J’élabore à partir d’une remarque d’Éric Scerri sur la notion historique d’élément chimique dans le tableau périodique. Le créateur même de ce tableau insistait sur la nécessité de distinguer l’élément corps simple et l’élément participant dans un corps composé. Je rappelle que la différence est associée à la perte de masse relativiste lorsque 2 ou plusieurs atomes s’unissent pour donner un composé. À l’intérieur d’un composé, un atome ne possède pas une masse définie. Ce principe est général : une particule ne peut pas être identifiée par sa masse : celle-ci dépend de son entourage. Réf. 1, 5.

Un tableau d’éléments abstraits.

Éric Scerri met en vedette une réflexion de Mendéléev sur la nature des choses qu’il classifiait dans les cases de son tableau en 1869. Une case ne désigne ni le corps pur ni ce qu’il devient dans un composé. Elle se rapporte à ce qui se trouve à l’origine de l’un et l’autre et qu’il appelait un élément abstrait, inchangeable et permanent. Et puisque la poids d’un composé est la somme des poids des parties constituantes, Mendéléev concluait qu’il était opportun de caractériser un élément abstrait par son poids atomique.

Mais est-il vrai que le poids d’un composé est la somme des poids des parties constituantes ? Oui, à la condition de n’en oublier aucune. Lorsque 2 éléments s’unissent pour donner disons H2O, nous savons aujourd’hui qu’il faut inclure dans le bilan la chaleur et la lumière produites, car l’équation célèbre E=mc2 s’applique, comme 2 références récentes le rappellent. Réf. 2, 3. Le poids total, (ou, pour parler en termes contemporains, la masse) de l’eau résultante revenue à la température initiale est légèrement inférieure à la somme des masses initiales. La perte de masse est absolument imperceptible par les moyens de laboratoire courants, de sorte que la conclusion ci-dessus de Mendeleev est d’une grande commodité : les éléments H et O abstraits se conservent lorsqu’ils passent de l’état de corps purs à l’état de participants d’un composé. Il n’y a pas d’utilité pratique à distinguer ces 2 états.

Un élément garde-t’il son individualité dans un composé ?

Oui à certaines fins pratiques, puisque des procédés expérimentaux permettent de modéliser les molécules en assemblages de noyaux entourés d’électrons suggérant une sorte de présence et de conservation des volumes et des masses des atomes composants.

Cependant le théoricien et le philosophe continueront de s’interroger. - La théorie de la perte de masse s’applique à la molécule et reste muette quant à sa répartition entre les atomes composants.

Conclusion sur la masse.

Il devient évident qu’un atome ne peut pas être défini par une masse déterminée. Sa masse dépend de son entourage. Il faudrait parler des noyaux et des électrons composants et parler des particules en général et des principes de conservation. Comprendre la masse, celle des atomes ou toute autre, est un problème de relativité généralisée et de champs de force.

Mendéléev était un anticipateur, un peu comme Charles Janet plus près de nous, qui a prévu l’existence des transuraniens. Ses réflexions et ses questions continuaient celles des penseurs antiques sur l’organisation de la matière, et la théorie relativiste de la perte de masse ne répond encore que partiellement à ses questions.

Références.

http://www.chemheritage.org/pubs//ch-v25n1-articles/feature_mendeleev_print.html

Réf. 2. Éric Scerri 2008, (Rôle des triades dans l’évolution du système périodique des éléments, au passé et au présent)

The Role of Triads in the Evolution of the Periodic System, Past and Present, Journal of Chemical Education, 85, 585-589, 2008

Réf. 3. Christian Bizouard (2010), E = m c2, l’équation de Poincaré, Einstein et Planck

Observatoire de Paris, département “Systèmes de Références Temps-Espace”. http://www.annales.org/archives/x/poincaBizouard.pdf

Réf. 4. Hubert Reeves 1984 , Patience dans l'azur,

Éd. Québec-Science. 1984, extrait p.174-175,

http://www.csmb.qc.ca/plandereussite/docs/reeves.doc

Mais cette relation n'est pas réservée au domaine du nucléaire. Par exemple en chimie, lorsque 1 kg d'hydrogène se combine avec 8 kg d'oxygène pour former de l'eau, environ 10⁸ joules d'énergie est libérée. Cette énergie correspond à une perte de masse d'environ 10^-9 kg, ce qui entraine que la masse de l'eau formée est inférieure de cette quantité à la masse initiale de 9 kilogrammes des réactifs.

Cependant le défaut de masse, de l'ordre du dixième de milliardième en valeur relative, est trop infime pour pouvoir être mis en évidence par des mesures expérimentales, qui arrivent au mieux à l'ordre du centième de millionième. C'est pour ça que l'on continue à utiliser le « théorème classique » de la conservation de la masse dans les réactions.

Réf. 5. Pierre Demers 2010, Courriel à Éric Scerri. 24II2010 12h30 (voyez Réf. 2)

...

J'ai relu votre texte sur le rôle historique des triades. Je crois comprendre un peu mieux votre préoccupation titrée "dualité du sens du concept d'élément".

Selon que l'élément est isolé ou lié, il est corps simple ou corps de base.

La préoccupation existait chez les auteurs avant même la notion bien claire d'atome.

Vous pourriez ajouter ce qui suit.

Assurément, l'atome lié diffère de l'atome libre. Nous disons de nos jours que lui et les autres atomes d'une molécule ont perdu de leur masse en s'unissant.

Cela ressemble à ce qui se passe lorsqu'un proton et un électron s'unissent pour former l'atome H. La masse perdue est lors 13,6 ev.

... lorsqu'un proton et un neutron s'unissent pour donner un noyau de deutérium. La masse perdue est alors 2,2 Mev.

La notion de proton : si l'on dit qu'un proton est caractérisé par une masse déterminée, comment peut-on dire que c'est bien un proton qui est présent dans les deux derniers exemples?

Ces considérations confirment la nécessité de distinguer comme vous le faites le concept et la réalité de l'élément libre et de l'élément lié (corps simple et corps de base). D'ailleurs l'élément lié est multiple, il y a pour un même corps simple X autant de sortes de corps de base que X a de composés...

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