Come calcolare il peso atomico degli isotopi

Iniziamo innanzitutto a definire cos'è il peso atomico di un qualsiasi elemento chimico. Definiamo con "peso atomico" il valore standard del peso atomico dell'elemento stesso determinato dal valore medio dei pesi atomici derivanti da un dato numero di cosiddetti campioni normali. L'unità di misura utilizzata viene indicata con la lettera "u", o in alternativa con l'acronimo "u. M. A.", che sta ad indicare l'unità di massa atomica unificata. Questa unità di misura equivale ad 1/12 della massa dell'isotopo 12 del carbonio, quindi un "u" vale 1,66057 x 10 elevato alla -27, il tutto espresso in kg. In questa guida vi illustreremo dunque come calcolare il peso atomico degli isotopi.

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Prima di passare alla spiegazione dettagliata di come si possa calcolare il peso atomico degli isotopi stabiliamo che si definiscono isotopi di un qualsiasi elemento chimico tutti i nuclei caratterizzati dallo stesso numero atomico (Z), ma aventi un diverso numero di massa (A). Nella maggior parte dei casi gli elementi chimici sono contraddistinti dalla presenza di 2 o più isotopi. Questa caratteristica ci porta a definire il concetto di "abbondanza isotopica relativa", vale a dire la percentuale, espressa in massa, con cui ciascun isotopo è presente all'interno dell'elemento chimico di riferimento.

Dopo aver definito il concetto di isotopo, è necessario definire anche l'altro elemento peculiare del calcolo che ci apprestiamo a fare, ovvero il cosiddetto "peso atomico". Di cosa si tratta, nel dettaglio? Il peso atomico è dunque definibile come il rapporto che intercorre tra la massa atomica dell?atomo e l?unità di massa atomica. Nelle formule chimiche, questo elemento viene sempre indicato con il simbolo PA e si può definire anche con il nome di massa atomica relativa. La formula che definisce il peso atomico risulta dunque la seguente: PA = MA / 1 u. Vi ricordiamo che il peso atomico di ogni elemento viene riportato all'interno delle Tavole Periodiche, all'altezza di ciascuna casella corrispondente.

Infine, prima del calcolo, occorre precisare che la massa atomica viene sempre espressa in grammi e chilogrammi (quindi ci si muove all'interno di misure che fanno parte del Sistema Internazionale), mentre il peso atomico rappresenta una grandezza che viene espressa sotto forma di un numero adimensionale, cioè un numero cosiddetto "puro", in quanto è composto da un valore numerico che non dispone di una unità di misura. Ora possiamo passare al calcolo del peso atomico di un isotopo, inteso come la media ponderata delle masse atomiche di ogni singolo isotopo. Entrando più nel dettaglio, per effettuare il calcolo del peso atomico è necessario stabilire il peso di ogni singolo isotopo, il cui contributo al valore finale viene quantificato proprio dalla sua abbondanza percentuale, di cui abbiamo parlato precedentemente. Quindi, la massa atomica media si ottiene mediante un'operazione di sommatoria delle masse atomiche di ciascun isotopo, sommatoria moltiplicata successivamente per la relativa abbondanza percentuale. Il tutto deve poi essere diviso per 100.

Concludiamo con la vera e propria espressione matematica della formula per il calcolo del peso atomico di un isotopo. Stabiliamo innanzitutto che con MA indichiamo la massa atomica e con % l'abbondanza percentuale. In entrambi i casi ci riferiamo ad ogni singolo isotopo, nel caso della formula che segue ognuno indicato con numeri progressivi (1,2,3, etc). Bene, passiamo alla formula: MA (media) = [(MA1 x %1) + (MA2 x %2) + (MA3 x %3) + ....]/100. Come vediamo l'argomento non è certo di immediata comprensione, soprattutto per chi non ha una conoscenza della chimica almeno di base. Il concetto di fondo è comunque che per peso atomico di un isotopo non si intende un valore assoluto, ma una media ponderata.

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