Massa atomica: influenza degli isotopi

La massa atomica di un atomo corrisponde alla massa di un singolo atomo ed è espressa in kg o g.
Gli atomi di ciascun elemento sono caratterizzati dall’avere un determinato numero atomico che corrisponde al numero di protoni ovvero di particelle con carica positiva contenuti nel nucleo.

L’atomo è una particella neutra e poiché gli elettroni hanno carica negativa il numero di protoni è uguale al numero di elettroni.

Isotopi

Il numero di neutroni, invece, può variare: atomi di uno stesso elemento che presentano diverso numero di neutroni sono detti isotopi.
La somma del numero di protoni e di neutroni è detto numero di massa. Ad esempio 13N ha 7 protoni e 13-7 = 6 neutroni mentre 14N ha 7 protoni e 14-7 = 7 neutroni.

Pertanto la massa atomica è una media ponderata di tutti gli isotopi di quell’elemento, in cui la massa di ciascun isotopo viene moltiplicata per l’abbondanza di quel particolare isotopo

Unità di misura

Una proprietà  correlata al numero di massa è la quella atomica che rappresenta la massa totale di un atomo. Essa può essere espressa generalmente in grammi o chilogrammi.

Tuttavia dato che questo valore è piccolissimo l’unità di misura generalmente usata è l’unità di massa atomica unificata indicata con uma o u detta anche Dalton che rappresenta la massa della dodicesima parte dell’isotopo di carbonio 12.
A livello macroscopico, la maggior parte delle misurazioni della massa di sostanze pure si riferisce a una miscela di isotopi.

Pertanto il carbonio che si presenta sotto due forme isotopiche stabili ovvero 12C, 13C ha una massa atomica che è data dalla media ponderata che tiene conto dell’abbondanza relativa in natura di ciascun isotopo. Assumendo che la massa dei due isotopi corrisponda al numero di massa e tenendo presente che l’abbondanza relativa di 12C è pari a 98.89% e quella di 13C è di 1.11% si ha che la massa atomica è data da:

massa atomica = (98.89 ·12) + (1.11 · 13)/100= 12.011 u

La massa atomica relativa detta comunemente peso atomico è il rapporto tra la massa atomica e la massa atomica unificata. Essa è quindi un numero adimensionale.

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