Come calcolare la massa molare dell'aria

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Introduzione

La massa molare è un parametro che può riguardare una sostanza che può essere di natura solida, liquida o gassosa. Questo rappresenta la quantità, espressa in grammi, della sostanza che, presa nella sua forma molecolare (molare), contiene 6,0221,367 ^23 (numero di Avogadro) atomi della sostanza presa in esame. Questo può essere fatto perché la massa di una sostanza è correlata al peso molecolare. Il peso molecolare, talvolta indicato anche con la sigla PM, è la somma del peso di protoni e neutroni che si trovano all'interno del nucleo dell'atomo (gli elettroni, diversamente, sono all'esterno). Detto questo è possibile affermare che la massa molare dell'aria dipende dalla somma delle cosiddette frazioni volumetriche di ogni elemento che va a comporla. In questa guida vedremo come calcolare la massa molare dell'aria.

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I gas che vengono definiti criogenici, che vanno a far parte dell'aria, sono quelli responsabili del gelo. Per prima cosa sarà indispensabile determinare i principali elementi di natura gassosa che vanno a comporre l'aria e le loro relative frazioni volumetriche. In base alla grandezza della percentuale che rappresenta la loro presenza per primo troviamo l'azoto, ne rappresenta il 78,09%di aria, per cui la sua frazione volumetrica è di 0,7809. La stessa cosa vale per l'ossigeno (20,95%), l'argon (0,933%) e l'anidride carbonica (0,03%). È utile tenere a mente che questi quattro elencati rappresentano i gas principali e più presenti ma non sono gli unici. Tutti gli altri si trovano in quantità talmente piccole che non sono minimamente in grado di influenzare un parametro come la massa molare. Per completezza possiamo dire che le loro frazioni volumetriche sono: per il neon 0,000018, per l'elio 0.000005; per il cripton 0.000001, per l'idrogeno 0.0000005 e per lo xenon 0,09 X 10 ^-6. Un particolare occhio d'attenzione va rivolto alla percentuale dell'idrogeno. Questa ha un valore bassissimo perché la maggior parte di questo elemento va a combinarsi con l'ossigeno per dare luogo alla formazione dell'acqua.

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Arrivati a questo punto è necessario fare una precisazione riguardo a quella che viene definita aria secca. Questa, infatti, sembra avere una densità superiore rispetto all'aria umida a causa del suo PM. Va tenuto a mente che, sia l'azoto che l'ossigeno, quando si trovano nell'aria sono nella loro forma molecolare per cui prevedono la presenza di due atomi legati tra loro pertanto devono essere raddoppiati anche i loro pesi atomici (avremo una molecola con PM di 28,014 e l'altra di 32). Azoto: 28,014 * 0,7809 = 21,876; ossigeno: 32 * 0,2095 = 6,704; argon: 39.94 * 0,00933 = 0,3726; anidride carbonica: 44.01 * 0,0003 = 0,013; neon: 20.18 X 0,000018 = 3,6324 x 10 ^-4; elio: 4.00 * 0,000005 = 2.0 X 10 ^-5; cripton: 83,8 X 0,000001 = 8.38 x 10 ^-5; idrogeno: 2,02 * 1,01 = 0,0000005 10 ^-6; xenon: 131,29 * 0,09 * 10 ^-6 = 1,18 X 10 ^-5.

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Ora non vi resta altro da fare se non sommare tutte le frazioni di peso molecolare e otterrete il valore 28,9656. Praticamente questo sta ad indicare la misura molecolare dell'aria che contiene un numero di Avogadro di molecole d gas. Questi parametri sono stati tutti calcolati dando per scontato che non vi troviate nel caso in cui non stiate lavorando in condizioni definite standard di atmosfera e temperatura (20° C). Questo si traduce anche nel fatto che andrebbe ad occupare 22,4 litri o 22.4 / 28,3168 litro / piede cubico = 0,7910 metri cubi.

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