Costante di massa molare
La costante di massa molare, indicata con , è una costante fisica definita come un dodicesimo della massa molare del carbonio-12: Mu = M(12C)/12. [1]
La massa molare di un elemento o composto chimico è la sua massa atomica relativa (chiamata anche peso atomico) moltiplicata per la costante di massa molare.
La mole e la massa atomica relativa erano definite nel Sistema Internazionale (SI) in modo tale che la costante fosse esattamente pari a 1 g/mol. In questo modo, il valore numerico della massa molare di un elemento, in grammi su mole, era uguale alla sua massa atomica relativa.
Ad esempio, la massa atomica media del cloro è di circa 35,446 u, rendendo la massa di una mole di atomi di cloro circa 35,446 g.
Il 20 maggio 2019, la definizione SI di mole è cambiata (dato che la costante di Avogadro ha assunto un valore esatto) dunque la costante di massa molare non vale più esattamente 1 g/mol. Secondo il SI, il valore di dipende ora dalla massa di un atomo di carbonio-12, la quale deve essere determinata sperimentalmente. A partire da questa data, il valore consigliato dal CODATA è[2][3]
La costante di massa molare è utilizzata per scrivere equazioni dimensionalmente corrette. Informalmente si può dire "la massa molare M di un elemento è uguale alla sua massa atomica relativa A", ma, più precisamente, la massa atomica relativa è una quantità adimensionale, mentre la massa molare M ha le unità di massa per quantità di sostanza. Quindi, formalmente, M = A · Mu.
Prima della ridefinizione del 2019[modifica | modifica wikitesto]
La costante di massa molare era una delle poche costanti fisiche che avevano un valore definito in modo esatto anziché essere misurato sperimentalmente. Nella vecchia definizione di mole,[4] la massa molare del carbonio-12 era esattamente 12 g/mol. Dalla definizione di massa atomica relativa,[5] la massa atomica relativa del carbonio-12 è esattamente 12. La costante di massa molare era quindi data da:
![{\displaystyle M_{\text{u}}={{\text{massa molare }}[M(^{12}\mathrm {C} )] \over {\text{massa atomica relativa }}[A_{\text{r}}(^{12}\mathrm {C} )]}={{12\ {\rm {g/mol}}} \over 12}=1\ {\rm {g/mol}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/e1b10415bdc205cb6d14817b62169c376b8f34fd)
La costante di massa molare è correlata alla massa di un atomo di carbonio-12 espressa in grammi dalla seguente equazione:
Dato che la costante di Avogadro ha un valore fissato, la massa di un atomo di carbonio-12 dipende dall'accuratezza e dalla precisione del valore della costante di massa molare.
Dopo la ridefinizione del 2019[modifica | modifica wikitesto]
Dato che la ridefinizione delle unità del SI del 2019 ha dato alla costante di Avogadro un valore numerico esatto, il valore della costante di massa molare non è più considerato esatto e la sua precisione aumenterà con sperimentazioni future.
Una conseguenza di questo cambiamento è che la relazione tra la massa dell'atomo di 12C, l'uma, il chilogrammo e il numero di Avogadro non è più strettamente valida. È stato quindi necessario modificare una delle seguenti affermazioni:
- La massa di un atomo di 12C è esattamente pari a 12 u.
- Un numero di Avogadro di unità di massa atomica corrisponde ad un grammo 1 g = 6.02 x 1023 u
La formulazione della 9a Brochure del SI riporta che la prima affermazione resta valida; di conseguenza la seconda non è più esattamente vera.
La costante di massa molare è ancora molto vicina a 1 g/mol, ma non più esattamente uguale. L'appendice 2 della 9a brochure SI afferma che "la massa molare del carbonio 12, M(12C), è pari a 0,012 kg⋅mol−1 entro un'incertezza standard relativa pari a quella del valore raccomandato di NA·h al momento dell'adozione della presente risoluzione, ossia 4,5×10−10, e che in futuro il suo valore sarà determinato sperimentalmente".[6] [7] Questa affermazione non fa riferimento all'unità di massa atomica ed è coerente con entrambe le affermazioni.
La definizione più recente è quindi:[8]
dove mu è la costante di massa atomica e NA la costante di Avogadro.
Note[modifica | modifica wikitesto]
- ^ Barry N Taylor, vol. 46, 2009, https://tsapps.nist.gov/publication/get_pdf.cfm?pub_id=901156.
- ^ Fundamental Physical Constant, su physics.nist.gov.
- ^ vol. 77, 2005, Bibcode:2005RvMP...77....1M, DOI:10.1103/RevModPhys.77.1, arXiv:1507.07956, https://oadoi.org/10.1103/RevModPhys.77.1.
- ^ International Bureau of Weigts and Measures, The International System of Units (SI) (PDF), 8ª ed., 2006, pp. 114-15, ISBN 92-822-2213-6.
- ^ (EN) Compendium of Chemical Terminology, 2ed, IUPAC, ("Gold Book") (1997). Versione online: (2006–) "{{{titolo}}}".DOI: 10.1351/goldbook.R05258
- ^ Bureau international des poids et mesures, https://www.bipm.org/utils/common/pdf/CGPM-2018/26th-CGPM-Resolutions.pdf. URL consultato il 4 febbraio 2020.
- ^ (EN) Waldemar Nawrocki, Introduction to Quantum Metrology: The Revised SI System and Quantum Standards, Springer, 30 maggio 2019, pp. 54, ISBN 978-3-030-19677-6.
- ^ IUPAC Green Book 2.10
Bibliografia[modifica | modifica wikitesto]
(EN) IUPAC, Quantities, Units and Symbols in Physical Chemistry, 3ª ed., RSC Publisching, 2007, ISBN 9780854044337.