Cienciaes.com : Combien d’atomes notre corps possède-t-il ?

Le nombre d’atomes chez une personne dépend de sa masse corporelle. Étant donné que désintégrer une personne en ses atomes constitutifs peut être très douloureux, afin de ne pas créer de soupçons, de peur que quelqu’un ne pense que nous avons l’intention de la détruire avec le rayon de notre imagination, j’ai décidé de rechercher une personne célèbre… mais morte. . Écoutez, alors que j’étais plongé dans de telles recherches, une chanson de Michael Jackson, décédé en 2009, passait à la radio, j’ai pensé que le calcul de ses atomes constitutifs dans la vie pouvait être considéré comme une sorte d’hommage original au chanteur et servir de référence. un guide pour calculer le nôtre.

Logiquement, on ne peut pas compter les atomes d’une personne un par un, personne ne peut le faire, mais on peut raisonner, étape par étape, jusqu’à atteindre un chiffre assez approximatif, un chiffre qui, soit dit en passant, avec un petit écart la correction de la différence de masse que possède chacun de nous nous permettra de calculer facilement le nombre d’atomes qui composent notre propre corps.

Le poids et la taille de Michael Jackson

Pour connaître le nombre d’atomes chez une personne, la première chose que nous devons connaître est leur masse, c’est-à-dire la quantité de matière. Heureusement pour nous, l’information sur le poids est sur Internet : Michael Jackson ne pesait que 55 kilos dans ses meilleurs moments et il mesurait 1,78 m.

Logiquement, les atomes de Michael Jackson n’avaient rien de spécial. C’est l’ordre dans lequel ils ont été combinés pour générer des molécules organiques, qui nous a permis de lui donner cette voix et cette personnalité particulières, un ordre qui rend chacun de nous différent et unique. Du point de vue de ses composants de base, notre personnage était, comme tout autre, un vaste ensemble d’atomes d’oxygène, d’hydrogène, de carbone, de calcium, d’azote, de phosphore – ce sont les plus importants -, en plus petites quantités il avait aussi des atomes de magnésium, sodium, potassium, soufre, etc., jusqu’à plus de 40 éléments chimiques différents.

Pour calculer le nombre d’atomes d’une personne, nous devons procéder par parties : nous devons d’abord connaître la quantité de masse apportée par chaque espèce atomique particulière, c’est-à-dire combien de nos kilos correspondent à l’oxygène, combien à l’hydrogène, au carbone, etc. . Une fois cela fait, nous devons calculer combien d’atomes de chaque type il y a dans ces quantités de masse.

Les scientifiques ont mesuré la composition de la matière organique, notre matière organique, et ont obtenu des données très précises, même si, selon les sources consultées, elles varient de quelques dixièmes. Nous savons que 65 % de notre masse corporelle est constituée d’oxygène, 18 % de carbone, 10 % d’hydrogène, 3 % d’azote, 1,5 % de calcium et 1 % de phosphore. Les 1,5% restants sont répartis entre les autres éléments en très petites quantités. Sachant cela, nous pouvons, avec tout le respect que je vous dois, donner la recette pour faire Michael Jackson : Prenez 35,75 kg d’oxygène, 9,9 kg de carbone, 5,5 kg d’hydrogène, 1,65 kg d’azote, 0,83 kg de calcium, 0,55 kg de phosphore et là Il reste encore 0,82 kg à répartir entre 40 autres produits chimiques.

Comme recette de gâteau, c’est très bien, mais cela ne sert pas à grand-chose pour réaliser une personne en particulier. Ce qui est intéressant n’est pas la masse mais les atomes qu’elle contient, car avec les atomes, les structures anatomiques complexes de Michael peuvent être tissées.

Il faut donc savoir combien d’atomes d’oxygène il y a dans les 35,75 kg que possède notre personnage, combien d’atomes de carbone il y a dans 9,9 kg et ainsi de suite pour tous les composants.

La loi d’Avogadro

En principe, étant donné la petite taille des atomes, les compter semble une tâche impossible, mais les physiciens et les chimistes le font avec une grande facilité. Une facilité qu’ils doivent à des scientifiques comme Amadeo Avogadro, un avocat italien qui, au début du siècle XIXabandonna les études de droit pour se consacrer à la science. Avogadro a étudié la physique et les mathématiques et a réussi à devenir professeur de physique à l’Université de Turin. En 1811, il expose l’hypothèse qui l’a rendu célèbre, sous le nom de loi d’Avogadro. Il dit ce qui suit : deux volumes égaux de gaz purs différents, dans les mêmes conditions de pression et de température, contiennent le même nombre de molécules.

C’est une affirmation impressionnante car, pour la première fois, la quantité d’une substance était liée au nombre de particules qu’elle contenait. Imaginez que vous avez une boule de billard et une balle de tennis entre les mains. Imaginez également que la balle de billard pèse deux fois plus que la balle de tennis. Si vous placez 10 boules de billard dans un sac et 10 balles de tennis dans un autre et que vous les pesez, le poids du sac de boules de billard sera toujours le double de celui des balles de tennis. Ainsi, la relation entre les deux poids est préservée tant que l’on a le même nombre d’éléments dans les deux sacs.

Cela nous amène à poser le problème dans l’autre sens. Imaginez que vous ayez maintenant une boîte contenant de l’oxygène et une autre contenant de l’hydrogène, tous deux gazeux à température ambiante. Les deux boîtes, comme l’a dit Avogadro, ont le même volume et sont à la même pression et température, elles contiennent donc le même nombre de molécules. Si nous pesons les deux boîtes et divisons par la plus petite quantité comme nous l’avons fait avec les balles de billard et les balles de tennis, nous obtiendrons la relation entre les masses des deux molécules. Ainsi, il a été découvert que l’oxygène est 16 fois plus lourd que l’hydrogène. Avec un raisonnement similaire, on a découvert que l’hydrogène du type le plus normal, dont nous savons maintenant qu’il possède un noyau avec un seul proton, est l’élément chimique le plus léger ; que le carbone est 12 fois plus lourd que lui ; l’azote est 14 fois plus lourd, etc.

constante d’Avogadro

Les scientifiques qui sont venus plus tard se sont appuyés sur ces raisonnements pour compter physiquement les atomes de n’importe quelle substance. Je ne vais pas entrer dans les détails, ce serait trop amusant de voir combien de tentatives et combien d’échecs ont dû se produire avant de trouver un nombre précis. Je dirai simplement qu’ils ont réussi. Et pas seulement cela, ils ont réussi à trouver un nombre magique qui fut plus tard appelé « Nombre d’Avogadro » et est maintenant connu sous le nom de « Constante d’Avogadro ».

Pour le comprendre, raisonnons à partir de ce que nous savons déjà. Nous savons que l’hydrogène le plus élémentaire – il existe deux autres types ou isotopes plus lourds – est le plus léger, donc, pour une compréhension plus facile, nous le prendrons comme unité. Le carbone a une masse 12 fois supérieure à lui, l’azote 14 fois et l’oxygène 16 fois, pour donner quelques exemples. Eh bien, comme c’était le cas pour les balles de tennis et les boules de billard, si nous mettons un gramme d’hydrogène dans un récipient, il contiendra les mêmes atomes que 12 grammes de carbone 12, car chacun des atomes de carbone pèse 12 fois plus, et Il y aura aussi le même nombre d’atomes dans 14 grammes d’azote ou dans 16 grammes d’oxygène. Eh bien, le nombre d’Avogadro nous indique combien il y a d’atomes. C’est un nombre énorme : 6 022 10^23^ ou ce qui équivaut à 60 220 000 000 000 000 000 000 d’atomes.

C’est un nombre immensément grand, pour nous donner une idée un exemple vaut un exemple : choisissons comme unité un litre de lait, une tétrabrique de celles que nous achetons au marché, eh bien, alors le nombre de tétrabriques empilées d’Avogadro aurait une masse aussi grande que 10 lunes comme la nôtre et occuperait un volume presque aussi grand que celui de la planète Terre. Allez, pour devenir fou.

Nombre d’atomes de Michael Jackson et de chacun d’entre nous.

L’avantage de ce nombre presque magique, c’est qu’il va nous permettre de résoudre le problème initial. Combien d’atomes Michael Jackson possédait-il dans son corps ? Puisque l’on sait que la recette comprend 35,75 kg d’oxygène, puisque l’on sait que 16 grammes d’oxygène contiennent 6,022 10^23^ atomes, une simple règle de trois suffit (même si son utilisation dans les écoles est désormais mal vue) pour atteindre la conclusion selon laquelle notre idole pop avait 1,34 10^27^ atomes d’oxygène ; Quant à l’hydrogène, ses 5,5 kg contiennent 3,31 10^27^ atomes ; de carbone avait 4,9 10^26^ atomes et ainsi, un par un, nous pouvons compter les atomes que Michael contenait. Nous l’avons calculé et je peux maintenant donner le chiffre : Michael Jackson avait un total de 5,3 10^27^ atomes soit, écrit classiquement, 5 292 000 000 000 000 000 000 000 000 d’atomes. Il ne vous reste plus qu’à les assembler correctement et nous réaliserons une réplique exacte et, avec vous,… Michael Jackson !

Vous voyez, nous sommes des entités composées de nombreux atomes, tellement que peu importe combien nous écrivons le nombre avec tous ses zéros, il n’y a aucun moyen de se faire une idée d’un tel chiffre. Cependant, si vous voulez connaître le nombre d’atomes que vous possédez, c’est très simple. Puisque nous savons ce que contient Michael Jackson, qui pesait 55 kilos, une simple règle de trois nous permettra de calculer le nôtre. Divisez simplement les 5,3 10^27^ atomes par 55 et multipliez le résultat par votre propre poids.

Profitez des calculs et de la musique que nous mettons sur le podcast.