Come calcolare la massa atomica relativa

Tramite: O2O 14/10/2018
Difficoltà: media
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Introduzione

La misura della massa atomica rappresenta la misurazione della massa di un singolo atomo di un determinato elemento.Questa viene calcolata sommando le masse di neutroni e protoni nell'elemento, trascurando invece gli elettroni, che hanno una massa pressoché nulla.La massa atomica può essere calcolata essenzialmente in due modi: assoluto o relativo. La misurazione assoluta della massa atomica si usa usando come unità di misura il chilogrammo (Kg), mentre quella relativa si basa su unità di misura specifica della fisica nucleare, detta unità di misura atomica (u.d.a.), o, in alternativa, dalton (Da), in onore allo scienziato che l'ha elaborata, John Dalton.

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Teoria della massa atomica relativa

Vediamo di comprendere esattamente il significato dell'unità di massa atomica. Essa fu definita da Dalton come la dodicesima parte del carbonio dodici. Cos'è il carbonio dodici? Per capirlo dobbiamo rivedere il concetto di isotopo.Un isotopo di un certo elemento è lo stesso elemento (quindi con lo stesso atomo di protoni), che presenta un numero diverso di neutroni.Il carbonio presenta diversi isotopi, il più diffuso è il carbonio quattordici, ma esistono anche il dodici, l'undici eccetera. Un dalton corrisponde quindi ad un dodicesimo della massa atomica di un atomo di carbonio dodici, ovvero risulterà che un atomo di carbonio dodici ha massa 12 da.

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Calcolo della massa atomica relativa di un elemento

Se ci viene chiesto di calcolare la massa atomica di un elemento dobbiamo consultare una tavola periodica, trovare l'elemento in questione e verificare a quanto corrisponde la sua massa.Attenzione però, la massa indicata sulla tavola periodica è ottenuta facendo una media ponderata delle masse atomiche degli isotopi di quell'elemento. Cosa vuol dire? Supponiamo che esista un elemento A, che possiede 3 isotopi: A10, A11, A12.Diciamo che A10 ha massa 20 da, A11 21 da e A12 22 da. Inoltre sappiamo che, in natura, A10 è il più diffuso, con il 50%, A11 è presente al 30% e A12 si aggiudica il restante 20%.Calcoliamo la media ponderata in questo modo:(50x20 + 30x21 + 20x22)/100 = 20,7 da. Quindi andando a controllare la massa di A sulla tavola periodica troveremmo 20,7 da.

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Calcolo della massa atomica a partire da una mole di elemento

Spesso negli esercizi di chimica viene richiesto di calcolare la massa atomica di un elemento conoscendo la massa di una mole di quest'ultimo. Innanzitutto ricordiamoci cos'è una mole: questa è definita come il numero di atomi di carbonio dodici contenuto in 12g dello stesso elemento e corrisponde, matematicamente, ad un valore detto numero di Avogadro (Na), ovvero, all'incirca 6x10^23. Quindi, preso un elemento in generale, una mole di quell'elemento corrisponde ad un numero di Avogadro di atomi dello stesso.Vediamo quindi un esempio.Supponiamo di avere una mole di un elemento di massa 12 g e di dover calcolare la massa atomica relativa di quell'elemento. Basterà dividere la massa della mole per il numero di atomi per ottenere la massa del singolo atomo. Inoltre il numero di atomi in una mole di un elemento è sempre uguale al numero di Avogadro. Basterà quindi dividere 12g per 6x10^23, ottenendo 2x10^-23 g, che è la massa atomica assoluta, in quanto espressa in grammi.

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Passare da massa atomica assoluta a massa atomica relativa

Vediamo dunque come passare dalla massa atomica assoluta a quella relativa.Ricordiamo che una mole corrisponde a 12g di C12.
Abbiamo visto in precedenza che la massa di una mole è data da un Na di atomi per la massa di un singolo atomo. Quindi possiamo scrivere che 12gC12=Na x massaC12, ma la massa di C12 è per definizione 12 da.Quindi: 12gC12 = Na12da. Facendo le opportune semplificazioni si ottiene che 1da = 1g/Na.Dividiamo quindi il risultato ottenuto prima per Na: 2x10^-23/6x10^23 ed otteniamo 12 da. Notiamo che, numericamente, la massa molare espressa in grammi è uguale alla massa atomica espressa in da, e questo è valido per qualunque elemento.Quindi, in generale, se massa molare = x grammi, allora massa atomica = x dalton.

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Massa molecolare

Spesso negli esercizi, più che parlare di mole di elementi, si parlerà di moli di sostanze in generale. La differenza è che una sostanza può essere sia un elemento che un composto. Un composto è una sostanza la cui componente particellare non è costituita da singoli atomi, ma da molecole. Le molecole sono costituite da insiemi di atomi specifici presenti in rapporti specifici.Fate quindi attenzione, in questi casi dovrete calcolare la massa molecolare relativa, ovvero la somma delle masse atomiche relative degli atomi che compongono la molecola. Se ad esempio una molecola è composta da 2 atomi di A, la cui massa atomica relativa è 10 da e 1 di B, con massa 13 da, la massa della molecola sarà data dalla sommatoria 2x10da + 13d = 30 da.Ricordare inoltre che, di conseguenza, 30g sarà la massa di una mole della sostanza formata da quella molecola, per l'equivalenza dimostrata prima.

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