Massa di atomi e molecole fb
 

Massa di atomi e molecole



La materia è costituita da particelle elementari dette atomi. Essi sono raramente liberi in natura, e sono generalmente combinati, tramite forze elettriche, in gruppi più grandi detti molecole. Le molecole possono essere composte da atomi sia della stessa sostanza che di sostanze diverse.


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Gli atomi sono a loro volta composti da tre particelle, dette per l'appunto subatomiche:

  • protoni : si trovano nel nucleo dell'atomo ed hanno una carica positiva, a cui è attribuito il valore +1. Hanno una massa pari a circa ;


  • neutroni : si trovano, come i protoni, nel nucleo ma non hanno carica elettrica (appunto neutroni). Hanno un massa di molto simile a quella del protone.


  • elettroni :essi ruotano attorno al nucleo e hanno carica uguale ma opposta al protone -1. Essi hanno una massa di , cioè1836 volte inferiore a quella del protone, contribuiscono alla massa totale dell'atomo per meno dello 0,06%.


Il numero di elettroni e protoni è lo stesso, in modo che l'atomo sia complessivamente neutro. Il numero di protoni (denominato anche numero atomico Z) determina l'elemento, mentre il numero di elettroni determina le proprietà chimiche dell'atomo. I neutroni invece possono variare di numero, determinando così la radioattività dell'atomo. Gli elementi con stesso numero atomico e diverso numero di neutroni sono detti isotopi dello stesso elemento. Usiamo la simbologia dove n è il numero di protoni e neutroni insieme (detto anche numero di massa A) e X il simbolo dell'elemento.


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Massa di atomi e molecole



Abbiamo visto che le masse delle particelle subatomiche misurate in chilogrammi o in grammi sono piccolissime. Non è conveniente, perciò, praticamente usare numeri così piccoli. Si è pensato quindi di usare masse atomiche relative, cioè masse atomiche espresse in rapporto ad una massa di riferimento.


Allora, è stata scelta una opportuna massa di riferimento detta unità di massa atomica u (detta anche Dalton). Essa corrisponde alla dodicesima parte della massa dell'isotopo del carbonio, che è pari a:




La massa atomica relativa indica quante unita di massa atomica ci stanno nella massa reale dell'atomo, cioè:




Da questa relazione, possiamo anche esprimere la massa reale in funzione della massa relativa:




Per quanto riguarda la massa delle molecole, essa altro non è che la somma della massa dei singoli atomi che la compongono, cioè per una molecola composta da n atomi:




La massa atomica è data dalla relazione:




dove u è:




ed è la massa relativa dell'atomo (è segnata per ogni atomo nella tavola periodica).


La massa di una molecola è la somma delle masse che la compongono.



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Numero di Avogadro



Prendiamo una massa M di 12 g di e vogliamo sapere da quanti atomi di è composta. Per fare questo ci basta eseguire il rapporto tra la massa M e la massa atomica o molecolare dell'elemento in questione, cioè in formule:




nel nostro caso (ricordiamo che la massa del carbonio è ):



Questo numero particolare è detto numero di Avogadro .

Possiamo ora definire un'altra importante grandezza notevole: la mole.


La mole è la quantità di sostanza che contiene tante entità elementari (atomi o molecole) quanti sono gli atomi presenti in 12 g di carbonio , cioè la quantità che contiene atomi o molecole. In formule:




La mole n per i chimici è una grandezza fondamentale, ma non lo è per i fisici in quanto come visto può essere ricavata dal rapporto tra la massa della sostanza e la massa atomica.


La massa di una mole è detta massa molare e si misura in , ossia:



Quindi la massa molare è la massa relativa misurata in grammi.


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redattore del materiale didattico: Alessandro Dell'Orto