Unité de masse atomique (amu, Dalton, Da) — définition et équivalences
Découvrez la définition claire de l'unité de masse atomique (amu/Da), son origine, équivalences et calculs pratiques — tout savoir sur le dalton et le carbone‑12.
Unité de masse atomique — abrégée amu, u ou Da — est une unité de mesure utilisée pour exprimer la masse des atomes et des molécules. Par définition, une unité de masse atomique unifiée (1 u) vaut le douzième de la masse d’un atome de 12C (carbone‑12) dans son état fondamental. L’unité appelée dalton (symbole Da) est équivalente à l’unité de masse atomique unifiée : 1 Da = 1 u. Le terme « dalton » est aujourd’hui de plus en plus employé, le nom rappelant le chimiste John Dalton (XVIIIe–XIXe siècle).
Valeurs et équivalences pratiques
La valeur numérique la plus utilisée (valeur de référence CODATA) est :
- 1 u (ou 1 Da) ≈ 1,66053906660 × 10−27 kg (valeur avec incertitude indiquée par CODATA).
- En grammes : 1 u ≈ 1,66053906660 × 10−24 g.
Par conséquent, pour convertir une masse exprimée en unités atomiques en kilogrammes, on multiplie par ≈ 1,66053906660×10−27 kg.
Relation avec la mole et le gramme
De façon pratique et historique, la masse numérique en unités de masse atomique d’un atome (ou d’une molécule) est très proche de la masse molaire de cette espèce exprimée en grammes par mole. Par exemple, une molécule d’eau a une masse d’environ 18,015 u et la masse molaire de l’eau est ≈ 18,015 g·mol−1. Cette coïncidence vient de la définition antérieure de l’unité, et reste valable numériquement dans les usages courants (avec les précisions introduites par les révisions récentes des unités SI).
Exemples de masses courantes (approximations)
- Hydrogène atomique (protium, H‑1) : ≈ 1,0078 u
- Proton : ≈ 1,0073 u
- Neutron : ≈ 1,0087 u
- Électron : ≈ 0,0005486 u
- Molécule d’eau (H₂O) : ≈ 18,015 u
- Insuline (protéine) : ≈ 5,8 kDa (kDa = kilodalton = 1000 Da)
- Hémoglobine (protéine) : ≈ 64,5 kDa
Usage et unités dérivées
- Le dalton (Da) est largement utilisé en chimie, physique et en biologie moléculaire pour exprimer les masses d’atomes, de molécules et de macromolécules (protéines, acides nucléiques).
- Unités multiples courantes : kDa (kilodalton, 10³ Da) et MDa (megadalton, 10⁶ Da).
- Symbole recommandé : u ou Da. L’usage du sigle amu est historique mais moins fréquent dans les publications récentes.
Remarques physiques et isotopiques
La masse d’un isotope ou d’un atome réel diffère souvent d’un nombre entier d’unités en raison du défaut de masse : l’énergie de liaison nucléaire (E = mc²) réduit légèrement la masse totale d’un noyau par rapport à la somme des masses des nucléons isolés. De plus, les masses atomiques dialoguent avec la composition isotopique naturelle (masse atomique relative ou masse isotopique).
Historique et normes
Le concept d’« unité de masse atomique » a été développé pour fournir une échelle pratique pour comparer les masses atomiques et moléculaires. Le nom « dalton » rend hommage à John Dalton. Les organismes de normalisation tels que l’IUPAC et les rapports CODATA recommandent l’emploi du symbole Da ou de u pour désigner cette unité. Le dalton est une unité non‑SI d’usage courant, commode pour la chimie et la biologie.
Résumé pratique : 1 u = 1 Da ≈ 1,66053906660×10−27 kg. On utilise souvent kDa pour exprimer la masse des protéines et des macromolécules.
Rechercher dans l'encyclopédie