Stechiometria - Matematicamente

Elementi di Fisica e applicazioni
Carlo Elce
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Stechiometria
Massa atomica
L'unità di massa atomica (uma) è usata per esprimere la massa degli atomi in
relazione alla massa di un atomo di carbonio (che ha 6 neutroni e 6 protoni). L'uma è
definita come la dodicesima parte della massa di un atomo di carbonio-12, 12C.
Risultati sperimentali hanno dimostrato che singoli neutrone e protone di carbonio
hanno una massa molto vicina ad 1 uma, mentre un elettrone è 1 /1900. Perciò, gli
elettroni non sono considerati e la massa del nucleo dell'atomo 12C è esattamente
12.0 uma.
Gli isotopi sono atomi dello stesso elemento che hanno lo stesso numero di protoni
ma un diverso numero di neutroni. La massa atomica di due isotopi perciò sarà
diversa. La massa del nucleo del 13C, un isotopo naturale di carbonio, è di 13.0034
uma (che è più pesante del 12C perché ha un neutrone in più del 13C). Allo stesso
modo, confrontando la massa degli isotopi dell'ossigeno, 17O (16.9991 uma) ha un
neutrone in più ed è più pesante del 16O (15.9949 amu).
Di solito, in natura si trova più di un isotopo di un elemento, ma in diversa
abbondanza. Per esempio, il carbonio è fatto nel 98.892% di 12C e per 1.108% di 13C.
La massa atomica relativa (o semplicemente la massa atomica, A) del carbonio è la
massa media di tutti i suoi isotopi naturali, cioè:
Massa atomica relativa =
+ Massa del primo isotopo x abbondanza relativa del primo isotopo
+ Massa del secondo isotopo x abbondanza relativa del secondo isotopo
+
…
x
...
+ Massa dell'ultimo isotopo x abbondanza relativa dell'ultimo isotopo
Questa formula ha senso quando si realizza che la massa atomica relativa è
semplicemente la media di tutte le masse degli isotopi esistenti in natura.
Nota: La massa atomica relativa o media massa atomica è il valore di massa atomica
che troverai nella Tavola Periodica.
Massa del nucleo dell' isotopo (uma):
m1
m2
Abbondanza relativa dell'isotopo (%):
a1
a2
Massa atomica relativa:
A a .m a .m
1
1
2
2
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12
C ha una massa nucleica 12.0 uma, e la sua abbondanza relativa è 98.892%. 13C ha
una massa nucleica di 13.00335 uma, e la sua abbondanza relativa è 1.108%. Quale
valore ti aspetteresti di trovare nella Tavola periodica per la massa atomica del
carbonio?
m1
12
m2
a1
13.00335
98.892. %
a2
1.108. %
Massa atomica relativa:
A r a1. m1 a2. m2
A r = 12.01112
Uma
Dei quindici isotopi del magnesio presenti in natura, solo tre sono presenti sulla terra:
24
Mg, 25Mg, e 26Mg. Date le loro rispettive masse:
24
Mg
25
Mg
26
Mg
m1 23.985042
m2
24.985837
m3 25.982593
e le loro rispettive abbondanze:
a1 78.99. %
10.00. %
a
2
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a3 11.01. %
la loro massa atomica relativa è:
A r a1. m1 a2. m2 a3. m3
A r = 24.305052
uma
Nota: Questa formula può essere espansa per includere quanti isotopi si abbia
bisogno di considerare.
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