Massa molare

L’identità di una sostanza è definita non solo dai tipi di atomi o ioni che contiene, ma dalla quantità di ogni tipo di atomo o ione. Ad esempio, l’acqua, H₂O, e il perossido di idrogeno, H₂O₂, sono uguali in quanto le rispettive molecole sono composte da atomi di idrogeno e ossigeno. Tuttavia, poiché una molecola di perossido di idrogeno contiene due atomi di ossigeno, al contrario della molecola d’acqua, che ne ha solo una, le due sostanze mostrano proprietà molto diverse.

Atomi e molecole sono estremamente piccoli. Pertanto, per misurare le loro quantità macroscopiche, è necessaria un’unità scientifica standard. La talpa è un’unità di quantità simile a unità familiari come coppia, dozzina, lordo, ecc. Fornisce una misura specifica del numero di atomi o molecole in un campione di materia. La connotazione latina per la parola “talpa” è “massa grande” o “massa”, che è coerente con il suo uso come nome per questa unità. La talpa fornisce un collegamento tra una proprietà macroscopica facilmente misurabile, massa di massa e una proprietà fondamentale estremamente importante, numero di atomi, molecole e così via.

Una talpa di una sostanza è quella quantità in cui ci sono 6,02214076 × 10²³ entità discrete (atomi o molecole). Questo gran numero convenientemente arrotondato a 6.022 × 10²³, è una costante fondamentale nota come numero di Avogadro (N_A)o costante di Avogadro in onore dello scienziato italiano Amedeo Avogadro. Questa costante è correttamente riportata con un’unità esplicita di “per talpa”.

Coerentemente con la sua definizione come unità di quantità, 1 talpa di qualsiasi elemento contiene lo stesso numero di atomi di 1 talpa di qualsiasi altro elemento. Le masse di 1 talpa di elementi diversi, tuttavia, sono diverse, poiché le masse dei singoli atomi sono drasticamente diverse. La massa molare di un elemento (o composto) è la massa in grammi di 1 talpa di quella sostanza, una proprietà espressa in unità di grammi per talpa (g / mol).

La massa molare di ogni sostanza è numericamente equivalente al suo peso atomico o formula in amu. Secondo la definizione di amu, un singolo atomo di carbonio pesa 12 amu (la sua massa atomica è di 12 amu). Una talpa di carbonio pesa 12 g (12 g C = 1 atomo di mol C = 6,022 × 10²³ atomi C), e la massa molare del carbonio è di 12 g/mol. Questa relazione vale per tutti gli elementi poiché le loro masse atomiche sono misurate rispetto a quella della sostanza di riferimento dell’amu, il carbonio-12. Estendendo questo principio, la massa molare di un composto in grammi è anche numericamente equivalente alla sua massa formulale in amu. Ad esempio, l’elio ha una massa atomica di 4.002 amu e una massa molare di 4,002 g/mol.

Mentre la massa atomica e la massa molare sono numericamente equivalenti, tenete presente che sono molto diverse in termini di scala. Per apprezzare l’enormità della talpa, considera una piccola goccia d’acqua del peso di circa 0,03 g. Sebbene questo rappresenti solo una piccola frazione di 1 talpa d’acqua (~ 18 g), contiene più molecole d’acqua di quanto si possa immaginare. Se le molecole fossero distribuite equamente tra i circa sette miliardi di persone sulla terra, ogni persona riceverebbe più di 100 miliardi di molecole d’acqua.

La talpa definisce la relazione tra massa e numero di atomi. Ciò consente di calcolare il numero di atomi in base alle forme adatte del fattore di conversione: 1 mole di atomi = 6,022 × 10²³ atomi. Per convertire tra la massa di un elemento (in grammi) e il numero di talpe, la massa molare dell’elemento (g/mol) viene utilizzata come fattore di conversione.

Testo adattato da Openstax Chemistry 2e, Sezione 3.1: Formula Mass and the Mole Concept.