La massa relativa è un concetto importante in chimica. Esiste per semplificare il processo di elaborazione della massa di un atomo o di una molecola. In unità assolute, protoni e neutroni hanno masse dell'ordine di 10−27 chilogrammi, che è un miliardesimo di miliardesimo di miliardesimo di chilogrammo, e gli elettroni hanno una massa ancora più piccola di circa 10−30 chilogrammi, circa mille volte meno di un protone o di un neutrone. Questo sarebbe difficile da affrontare in situazioni pratiche, quindi gli scienziati definiscono la massa atomica relativa di un atomo di carbonio come 12 e calcolano tutto il resto su quella base.
TL; DR (troppo lungo; non letto)
Trova la massa relativa di qualsiasi atomo aggiungendo il numero di protoni al numero di neutroni. L'idrogeno ha una massa atomica relativa di 1 e il carbonio-12 ha una massa atomica relativa di 12.
Gli isotopi dello stesso elemento hanno un numero diverso di neutroni, quindi è necessario calcolare per un isotopo specifico. Le tavole periodiche mostrano la massa atomica relativa come numero inferiore per un elemento, ma questo tiene conto di eventuali isotopi.
Trova le masse molecolari relative sommando i contributi di ciascun elemento. Usa la formula chimica per trovare quanti di ciascun atomo è incluso, moltiplica le loro masse atomiche relative per il numero di atomi di ciascun presente e poi sommali tutti per trovare il risultato.
Qual è la massa relativa?
La massa relativa è la massa di un atomo o di una molecola rispetto a quella di 1/12 di un atomo di carbonio-12. Secondo questo schema, un atomo di idrogeno neutro ha massa 1. Puoi pensare a questo come a contare ogni protone o neutrone come 1 e ignorare le masse degli elettroni perché sono così piccole in confronto. Quindi la formula per la massa atomica relativa è semplicemente:
Massa atomica relativa = numero di protoni + numero di neutroni
Tuttavia, poiché gli scienziati hanno impostato un atomo di carbonio-12 come "atomo standard", la definizione tecnica è:
Massa atomica relativa = massa dell'atomo ÷ (1/12 della massa di un atomo di carbonio-12)
La massa atomica relativa di un elemento
Gli elementi sono gli atomi dei mattoni di base creati nel big bang o nelle stelle e sono rappresentati nella tavola periodica. La massa atomica relativa è il numero inferiore sulla tavola periodica (il numero superiore è il numero atomico, che conta il numero di protoni). Puoi leggere questo numero direttamente dalle tavole periodiche semplificate per molti elementi.
Tuttavia, tavole periodiche tecnicamente accurate spiegano l'esistenza di diversi isotopi e le relative masse atomiche che elencano non sono numeri interi. Gli isotopi sono versioni dello stesso elemento con un diverso numero di neutroni.
Puoi sempre trovare la massa relativa di un elemento aggiungendo il numero di protoni al numero di neutroni per l'isotopo specifico dell'elemento che stai considerando. Ad esempio, un atomo di carbonio-12 ha 6 protoni e 6 neutroni, quindi ha una massa atomica relativa di 12. Nota che quando viene specificato un isotopo di un atomo, il numero dopo il nome dell'elemento è la massa atomica relativa. Quindi l'uranio-238 ha una massa relativa di 238.
La tavola periodica e gli isotopi
Le masse atomiche relative sulla tavola periodica includono il contributo di diversi isotopi prendendo una media ponderata delle masse dei diversi isotopi in base alla loro abbondanza. Il cloro, ad esempio, ha due isotopi: cloro-35 e cloro-37. Tre quarti del cloro presente in natura è cloro-35 e il quarto rimanente è cloro-37. La formula utilizzata per le masse relative sulla tavola periodica è:
Massa atomica relativa = (isotopo 1 massa × isotopo 1 abbondanza + isotopo 2 massa × isotopo 2 abbondanza + …) ÷ 100
Quindi per il cloro, questo è:
Massa atomica relativa = (35 × 75 + 37 × 25) ÷ 100
= (2,625 + 925) ÷ 100 = 35.5
Per il cloro, la massa atomica relativa sulla tavola periodica mostra 35,5 in linea con questo calcolo.
Massa molecolare relativa
Basta aggiungere le masse relative degli elementi costitutivi per trovare la massa relativa di una molecola. Questo è facile da fare se si conoscono le masse atomiche relative degli elementi in questione. Ad esempio, l'acqua ha la formula chimica H2O, quindi ci sono due atomi di idrogeno e un atomo di ossigeno.
Calcola la massa molecolare relativa moltiplicando la massa atomica relativa di ciascun atomo per il numero di quegli atomi nella molecola e quindi sommando i risultati. Questo assomiglia a questo:
Massa molecolare relativa = (numero di atomi dell'elemento 1 × massa relativa dell'elemento 1) + (numero di atomi dell'elemento 2 × massa relativa dell'elemento 2) + …
Per H2O, l'elemento 1 è idrogeno con massa atomica relativa 1 e l'elemento 2 è ossigeno con massa atomica relativa 16, quindi:
Massa molecolare relativa = (2 × 1) + (1 × 16) = 2 + 16 = 18
Per H2COSÌ4, l'elemento 1 è idrogeno (H), l'elemento 2 è zolfo (S con massa relativa =32) e l'elemento 3 è ossigeno (O), quindi lo stesso calcolo dà:
Massa molecolare relativa di H2COSÌ4 = (numero di atomi di H × massa relativa di H) + (numero di atomi di S × massa relativa di S) + (numero di atomi di O × massa relativa di O)
= (2 × 1) + (1 × 32) + (4 × 16)
= 2 + 32 + 64 = 98
Puoi usare questo stesso approccio per qualsiasi molecola.