Unità di massa atomica

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L'unità di massa atomica unificata (u) detta anche dalton (Da) è un'unità di misura di massa che non fa parte del Sistema Internazionale di unità di misura, ma è da esso riconosciuta in virtù del largo impiego che ne viene fatto, specialmente in chimica, biochimica e biologia molecolare. Altri suoi simboli che seppur ancora utilizzati, sono divenuti oramai obsoleti sono amu (dall'inglese atomic mass unit) o uma, l'acronimo in lingua italiana. Viene utilizzata frequentemente per la massa delle particelle elementari, di singoli atomi (massa atomica), molecole (massa molecolare), ioni, radicali. Questa unità è particolarmente diffusa anche perché sperimentalmente è più immediato confrontare masse di atomi e molecole, piuttosto che misurarne la loro massa, specialmente quando si utilizza uno spettrometro di massa.

Essa è definita come la dodicesima parte della massa di un atomo di carbonio-12 (12C). Quindi un numero di Avogadro di queste unità corrisponde ad un grammo:

 1\ g = N_A u \simeq 6,022 \times 10^{23}\ u

invertendo questa conversione si trova che[1].:

 1\ u \simeq 1,660538921  \times  10^{-27}\ kg

L'unità di massa atomica è particolarmente conveniente perché un nucleone legato ha una massa circa pari a 1 unità, quindi un atomo o una molecola, con un numero di massa A ha una massa circa di A unità di massa atomiche. La ragione consiste nel fatto che un atomo di carbonio-12, da cui l'unità di massa atomica trae la sua definizione, contiene 6 protoni, 6 neutroni e 6 elettroni, con protoni e neutroni aventi all'incirca la stessa massa e gli elettroni aventi massa trascurabile. Questa approssimazione è comunque grossolana poiché non tiene in conto della variazione della massa con l'energia di legame dei nuclei atomici (in base alla nota equazione di Einstein: E = mc²).

Simboli[modifica | modifica wikitesto]

L'Unione internazionale di chimica pura e applicata (IUPAC), raccomanda di utilizzare il simbolo u per indicare l'unità di massa atomica unificata. Tuttavia, sia in biochimica sia in biologia molecolare è consuetudine utilizzare Da.[2]

Specialmente in vecchie pubblicazioni è possibile trovare l'acronimo uma oppure amu, oppure l'unità di misura non è indicata affatto. Quest'ultimo metodo era giustificato in passato con l'introduzione della massa atomica relativa che, essendo un rapporto tra la massa assoluta dell'atomo o del composto sotto esame e l'unità di massa atomica, doveva essere una quantità adimensionale.

Fattori di conversione[modifica | modifica wikitesto]

1 u = 1/NA g/mol = 1/(1000 NA) kg/mol
1 u ≈ 1,660 538 921 × 10−27 kg

La mole è definibile come il numero di molecole che mediamente pesano x unità contentute in x grammi di quella sostanza. Quindi l'unità di massa atomica coincide esattamente con l'unità di misura grammo/mole:

1 u = 1 g/mol

Per esempio, la massa molecolare dell'acqua è 18,01508 u ovvero 18,01508 g/mol; allo stesso modo, 1 g di acqua contiene 1 g × NA/18,01508 g/mol ≈ 3,3428 × 1022  molecole.

Storia[modifica | modifica wikitesto]

Il chimico John Dalton fu il primo a suggerire di utilizzare la massa di un atomo di idrogeno come riferimento nel confronto delle masse di atomi e composti chimici.

La scelta cadde inizialmente sull'atomo di idrogeno poiché questo era il primo della tavola periodica degli elementi, ma si rivelò in seguito inadeguata perché questo elemento non si combina facilmente con tutti gli altri e non consente quindi confronti diretti. Francis William Aston, l'inventore dello spettrometro di massa, propose in seguito di utilizzare come campione 1/16 della massa di un atomo di ossigeno-16.

Prima del 1961, l'unità di massa atomica usata in ambito fisico fu definita come 1/16 della massa di un atomo di ossigeno-16, ma l'unità di massa atomica usata in ambito chimico fu definita come 1/16 della massa media di un atomo di ossigeno (tenendo quindi conto dell'abbondanza dei diversi isotopi di ossigeno presenti in natura). Questa ambiguità fu chiarita nel 1960 dall'Unione internazionale di chimica pura e applicata (IUPAC) introducendo l'attuale definizione di unità di massa atomica unificata.

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ Fundamental Physical Constants in The NIST Reference on Constants, Units, and Uncertainty, NIST, 2010.
  2. ^ (EN) Quantities, Units and Symbols in Physical Chemistry (PDF).

Bibliografia[modifica | modifica wikitesto]

  • AA. VV. Quantities, Units and Symbols in Physical Chemistry - the IUPAC Green Book, 3rd edition. Cambridge, RSC Publishing, 2007. ISBN 0-85404-433-7.

Voci correlate[modifica | modifica wikitesto]

Collegamenti esterni[modifica | modifica wikitesto]