La massa degli atomi: quanto pesano gli atomi?

La massa degli atomi: quanto pesano gli atomi?
La massa dei singoli atomi è compresa fra 10-22 e 10-24 g: non è possibile
determinarla direttamente
E’ possibile misurarla solo rispetto a quella di un elemento preso come
campione di riferimento
Analizzando l’acqua (analisi elementare) si trova che ogni 100g di acqua
88.9 g sono di ossigeno e 11,1 g sono di idrogeno
Rapporto fra le masse (O/H): 88,9:11,1= 8,0
Essendoci 2 atomi di H ogni atomo di O (H2O), si deduce che la massa
dell’atomo di ossigeno è 16 volte quella dell’atomo di idrogeno
Ora la massa di riferimento è quella dell’atomo di 12C cui è stata
attribuita una massa convenzionale uguale a 12 (un numero esatto)
Il peso atomico degli elementi
Si definisce peso atomico di un elemento la sua massa
atomica relativa e media
Ovvero la media pesata delle masse relative dei singoli nuclidi costituenti
Es.: calcolare il peso atomico dell’elemento carbonio
12C
= 12 (98,89%);
13C
= 13,003354 (1,11%)
(12 • 0,9889) + (13,003354 • 0,011) = 12,0111
12,011 è la media pesata della massa degli atomi di
carbonio
La massa atomica relativa di un atomo (peso atomico) è un numero
puro (non è espresso in alcuna unità di misura: grandezza
adimensionale)
Massa assoluta degli atomi
Definendo una nuova unità di massa atomica (uma) uguale a 1/12 la
massa assoluta di un atomo di 12C, le masse dei vari nuclidi hanno un
valore assoluto espresso in questa unità di misura (chiamata Dalton) che
coincide, come numero, con la massa relativa
E’ stato determinato che la massa di un atomo di 12C è di
1,992648•10-26 kg. Perciò:
1 uma = 1/12 (massa di un atomo di 12C) = 1,66054 •10-27 kg
Massa di un singolo atomo di un elemento = PA • uma
Es.: il rame (Cu) ha un peso atomico = 63,546
La massa media di un suo atomo, in unità di massa atomica, è 63,546
uma; espressa in kg la massa media di un singolo atomo è:
63,546 • (1,66054 •10-27 kg )= 1,0552 •10-27 kg
NB: il rame è costituito da una miscela di isotopi 63Cu (69,17%) e 65Cu (30,83%).
Nessun atomo di rame ha una massa di 63,546 uma. Questo è un valore medio
Isotopi naturali di alcuni elementi
Nuclide
Massa relativa
Abbondanza
1H
1,007825
99,985 %
2H
2,014102
0,015
3H
3,016015
tracce
3He
3,016030
tracce
4He
4,002604
ca 100
6Li
6,015126
7,42
7Li
7,01605
92,58
10B
10,0121939
19,6
11B
11,009305
80,4
12C
12
98,89
13C
13,003354
(numero esatto)
1,11
Ioni e composti ionici
Uno ione è un atomo o un gruppo di atomi (ioni
poliatomici) che porta una carica elettrica
Carica positiva CATIONI: Na+, Mg2+, Al3+, NH4+, Hg22+
Carica negativa ANIONI: Cl-, SO42-, PO43-, OHAlcuni composti come il cloruro di sodio, NaCl, sono
formati da un gran numero di ioni.
La mole
E’ l’unità di misura della quantità di sostanza
La mole è definita come la quantità di sostanza che contiene tante
unità elementari (atomi, molecole, ioni, elettroni, gruppi di particelle… da
definirsi di volta in volta) quanti sono gli atomi contenuti in 12 g esatti di
carbonio-12
Questo numero, che definisce quantitativamente la mole, è
il numero di Avogadro, ed è indicato con il simbolo NA
NA = 6,0221415•1023
Poiché NA è il numero di unità elementari per mole ha unità di misura mol-1 ed è pertanto
più propiamente indicato come costante di Avogadro
NA = 6,0221415•1023 mol-1
Una mole di piombo è quella quantità di piombo che contiene
NAatomi di piombo e corrisponde a 207,2 g di sostanza