Evoluzione della determinazione dei pesi molecolari e atomici

Determinazione del peso molecolare

La determinazione del peso delle molecole e degli atomi fu un problema che occupò a lungo gli studi dei chimici.Non era una ricerca facile, perché,essendo la molecola estremamente piccola,sorgevano molte difficoltà per l'unità di misura da usare.

Si scartò il grammo per la diversità d'ordine di grandezza e si decise di confrontare le varie molecole con l'atomo di idrogeno, considerato uguale ad 1.

La prima definizione di "peso molecolare" diceva che "per peso molecolare di una sostanza si intende il rapporto tra il peso di una sua molecola e il peso dell'atomo di Idrogeno".

Legge di Avogadro e peso molecolare

Per mettere in pratica questa definizione si ricorse alla Legge di Avogadro, formulata nel 1805, secondo cui i volumi uguali di gas nelle stesse condizioni di temperatura e pressione contengono lo stesso numero di molecole.Se vogliamo determinare il peso molecolare dell'Ossigeno,prendiamo un ugual volume di Ossigeno e di Idrogeno e osserviamo che il primo pesa sedici volte più del secondo;sapendo che la molecola dell'Idrogeno contiene due atomi, possiamo dire che il peso molecolare dell'Ossigeno è 32. Se dobbiamo esaminare una sostanza che non si trova allo stato gassoso,cerchiamo di portarla in tale stato;se ciò non è proprio possibile,sciogliamo la sostanza in un solvente:quando la soluzione è molto diluita,la sostanza si può considerare gassificata in seno al solvente.

Peso atomico e Cannizzaro

La determinazione del peso atomico degli elementi è un'altra delle dirette conseguenze della Legge di Avogadro,ma fu il Cannizzaro a far notare come, allorché un elemento entra a far parte di composti diversi,lo fa in quantità multiple della più piccola di esse.Occorre quindi determinare il peso molecolare di molti composti della medesima sostanza e stabilire in quale quantità è il peso atomico.Se facciamo questa prova a proposito dell'Ossigeno,troviamo che il suo peso atomico è uguale a 16.

Calcolo del peso molecolare

A questo proposito è da notarsi che,per vari motivi di ordine pratico,si preferisce calcolare il peso atomico degli elementi,confrontandolo con quello dell'Ossigeno fatto uguale a 16;dal momento che il rapporto tra peso atomico dell'Idrogeno e quello dell'Ossigeno non è 1, bensì 1, 008, il peso della molecola biatomica dell'Idrogeno non è 2,ma 2,016.A questo punto dobbiamo cambiare la vecchia definizione di peso molecolare e indicarlo come somma dei pesi, immutabili, degli atomi che entrano a far parte della molecola.

Possiamo allora calcolare il peso della molecola biatomica dell'Ossigeno (16+16=32) e di quella dell'acqua,che ha formula H2O (16+1,008+1,008=18,016).Per comodità di calcolo,data anche la piccola differenza,si usa approssimare il peso atomico dell'Idrogeno ad 1,quindi il peso molecolare dell'acqua risulta 18.

Concetto di mole e numero di Avogadro

Per poter compiere con facilità effettive operazioni di peso di sostanze,si è creato il concetto di Grammo-atomo e di Grammo-molecola o mole,definendoli come un numero di grammi uguale al peso atomico il primo ed un numero di grammi uguale al peso molecolare la seconda.

Si è constatato che una mole di qualsiasi sostanza allo stato gassoso occupa un volume di 22,415 litri;da ciò deriva che ogni mole di gas contiene il medesimo numero di molecole;questo numero,detto numero di Avogadro, ammonta a 6X10 23esimi,quindi se una mole> d'acqua pesa 18g,la molecola peserà 18: (6X10 23esimi)=0,3001X10-22esimi,cioè la trilionesima parte di un trilionesimo di grammo.

Lo studio dei pesi molecolari e atomici,cosi fondata su basi sicure,apri la via a nuove scoperte.Una di queste fu il sistema periodico degli elementi.