2) Massa/peso atomica/o, peso molecolare, concetto di mole e massa molare

MASSA ATOMICA E PESO ATOMICO

• Una grandezza di grande importanza in chimica è la massa atomica.

• La massa atomica non è solitamente espressa in chilogrammi infatti le masse degli atomi misurate in

chilogrammi o in grammi sono valori troppo piccoli. -26

Ad esempio, la massa assoluta di un atomo di carbonio-12 corrisponde a 1,99·10 Kg. Quindi non è

conveniente, da un punto di vista pratico, usare numeri così piccoli.

• E' più conveniente infatti usare masse atomiche relative, cioè masse atomiche che sono rapportate ad

una grandezza di riferimento.

• 12

Come elemento di riferimento è stato scelto il nuclide C (letto: “carbonio-12”).

• 12

Quindi, le masse di tutti i nuclidi, sono determinate relativamente a della massa del nuclide C.

12

della massa del nuclide C viene definita unità di massa atomica ed è indicata con u o u.m.a.

1 1

12 −26 −27 −24

1 = = ∙ 1,9920 ∙ 10 = 1,67 ∙ 10 = 1,67 ∙ 10

6

12 12

• 12

La massa relativa del nuclide C rispetto all’unità di massa atomica è per CONVENZIONE UGUALE a 12.

12

1

12

= ∙ 12 ∙ = 12]

[ 12

1

12

12

• Pertanto, la massa relativa di qualsiasi altro nuclide è il rapporto tra la sua massa assoluta e quella di

1 12

della massa del nuclide C.

12

• Molto spesso invece di MASSA ATOMICA RELATIVA si usa il termine PESO ATOMICO RELATIVO che, in

questo caso, ha lo stesso identico significato. Infatti se indicassimo con:

1

→ A A 12

MA ( E) = massa atomica di un nuclide E relativa a della massa del nuclide C.

12

1

→ A A 12

PA ( E) = peso atomico di un nuclide E relativo a della massa del nuclide C.

12

Potremo scrivere:

Quindi, parlare di MASSA ATOMICA o PESO ATOMICO è la stessa cosa.

*Richiamo di fisica

Tuttavia è importante ricordare che, generalmente la massa e il peso sono due cose diverse: la massa è una proprietà

inalterabile dei corpi, mentre il peso è una forza che dipende dalla massa del corpo sul quale si esegue la misura.

Infatti oggetti della stessa massa, pesati sulla superficie della Luna, danno valori diversi di quelli misurabili sulla Terra.

Il peso si misura in Newton (N) e la relazione di proporzionalità tra peso e massa è:

=∙

P = peso espresso in Newton (N)

m = massa espressa in kg

g = l’accelerazione di gravità che vale 9,8 N/kg

• Riassumendo:

PESO ATOMICO (relativo) o MASSA ATOMICA (relativa) di un NUCLIDE è un numero adimensionale e si

1 12

esprime come il rapporto tra la sua massa assoluta e della massa del nuclide C (unità di massa

12

atomica).

= 1 12

12

Nel caso in cui si volesse determinare la massa di un nuclide espressa in kg, occorre moltiplicare il peso

−27

= 1,67 ∙ 10 ).

atomico per l’equivalente in kg dell’unità di massa atomica (

• Per determinare direttamente i rapporti tra le masse di differenti ioni positivi si utilizza uno strumento:

lo spettrometro di massa.

Esempio 1) 6

Si consideri ad esempio il peso atomico del nuclide litio-6 ( Li). Il valore, misurato con lo spettrometro di massa,

6 12

del rapporto tra la massa assoluta di Li e la massa assoluta di C è 0,5012601 che è un numero

adimensionale. Dallo spettrometro di massa

Il rapporto tra le masse assolute è ovviamente uguale al rapporto tra i pesi atomici relativi (o masse atomiche

relative): 6 6 12

0,5012601 ∙ Massa

Peso atomico relativo Li = Massa atomica relativa Li = C

12

La del C è 12 esatto (per definizione) quindi possiamo scrivere che:

6 6 = 0,5012601 ∙ 12 =

Peso atomico Li = Massa atomica Li 6,015121 u.m.a

6 12

La massa del Li così calcolata non è più assoluta ma relativa alla massa attribuita al C.

Esempio 2) 1

Si consideri il peso atomico del nuclide idrogeno-1 ( H). Il valore, misurato con lo spettrometro di massa, del

1 12

rapporto tra la massa assoluta di H e la massa assoluta di C è 0,0839854 che è un numero adimensionale.

1

Massa H Dallo spettrometro di massa

= 0,0839854

12

Massa C

1 1 12

0,0839854 ∙ Massa ∙

Peso atomico relativo H = Massa