I singoli atomi e molecole, gli elementi costitutivi della materia, sono troppo piccoli per essere misurati usando la macroscopica strumenti o unità, quindi gli scienziati esprimono la massa usando le unità di massa atomica, solitamente abbreviate in amu o AMU. Nel mondo reale, tuttavia, l'uso delle unità di massa atomica sarebbe impraticabile a causa dei fantastiliardi di atomi e molecole che compongono quantità macroscopiche. Riconoscendo ciò, gli scienziati hanno definito l'AMU in modo tale da rendere semplice la conversione da quantità microscopiche a macroscopiche. La massa di un atomo o di una molecola in AMU è uguale alla massa di una mole degli atomi o delle molecole in grammi. Un grammo è un millesimo di chilogrammo.
TL; DR (troppo lungo; non ho letto)
La massa di un elemento o di una molecola in unità di massa atomica è uguale alla massa di una mole delle stesse particelle in grammi. Dividi il numero per 1.000 per ottenere la massa molare in chilogrammi.
Cos'è una talpa?
Una talpa è un numero molto grande di atomi o molecole. Questo grande numero, noto come numero di Avogadro, è 6.02 × 10
Una mole di gas idrogeno
La regola è che la massa di una particella in AMU è uguale alla massa di una mole delle particelle in grammi. Ad esempio, la massa atomica di una molecola di idrogeno (H2) è 2.016 AMU, quindi una mole di gas idrogeno pesa 2.016 grammi. Poiché ci sono 1.000 grammi in un chilogrammo, la massa di una mole di gas idrogeno è
(2,016 ÷ 1.000) = 0,002016 = 2,016 × 10^{-3} \text{ chilogrammi}
Potresti avere una quantità di particelle che non costituisce una talpa. Ad esempio, il tuo campione di gas idrogeno può pesare solo 2,52 × 10-4 kg. Puoi usare la massa atomica dell'idrogeno, misurata in AMU, per calcolare la frazione di una mole di gas nel tuo campione. Basta dividere la massa del campione, in chilogrammi, per la massa di una mole in chilogrammi. Poiché una mole di gas idrogeno ha una massa di 2.016 × 10-3 kg e hai 2,25 × 10-4 kg, hai solo 1/8 di mole.
Massa molare dei composti
Per determinare la massa di un composto, si contano gli atomi nel composto osservando la sua formula chimica. Cerca le masse di ciascuno degli atomi che costituiscono la molecola nella tavola periodica, somma queste masse e avrai la massa della molecola in AMU. Questa è anche la massa di una mole del composto in grammi. Se vuoi la massa molare in chilogrammi, dividi per 1.000.
Esempi
1. Qual è la massa molare del carbonato di calcio in chilogrammi?
La formula chimica del carbonato di calcio in CaCO3. Dalla tavola periodica si può determinare che la massa del calcio (Ca) è 40,078 AMU, quella del carbonio (C) è 12,011 AMU e quella dell'ossigeno (O) è 15,999 AMU. Moltiplicando per 3 la massa di ossigeno e aggiungendo ad essa le masse di carbonio e calcio, si ottiene la massa del CaCO3 molecola, che è 100.086 AMU. Ciò significa che una mole di carbonato di calcio ha una massa di 100.086 grammi, ovvero:
(100,086 ÷ 1.000) = 0,100086 \text{ chilogrammi}
2. Quante moli ci sono in un campione di alluminio del peso di 5 chilogrammi?
Il peso atomico dell'alluminio (Al) è 26,982 AMU, quindi una mole del metallo pesa 26,982 grammi o 0,026982 chilogrammi. Un campione del peso di 5 chilogrammi contiene
(5 ÷ 0,026982) = 185,31 \text{ moli}