Unità di massa atomica

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L'unità di massa atomica unificata (u) detta anche dalton (Da) è un'unità di misura utilizzata solitamente per esprimere la massa di singoli atomi (massa atomica), molecole (massa molecolare), ioni, radicali e delle particelle elementari.

Essa è definita come la dodicesima parte della massa di un atomo di carbonio-12 (12C). Il suo simbolo è amu (dall'inglese atomic mass unit) o uma, l'acronimo in lingua italiana; termini che, seppur ancora utilizzati, sono divenuti oramai obsoleti. Volendo esprimere 1 uma in unità del S.I., essa corrisponde a 1,660 538 921 × 10−27 kg.[1] L'unità di massa atomica non appartiene al Sistema Internazionale di unità di misura (SI), ma è da esso riconosciuta in virtù del largo impiego che ne viene fatto, specialmente in chimica, biochimica e biologia molecolare.

Questa unità di misura è particolarmente conveniente perché un atomo di idrogeno ha una massa circa pari a 1 u e più in generale un atomo o una molecola che contengono n protoni e neutroni hanno una massa approssimativamente uguale a n u. 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 massa che si trasforma in energia di legame dei nuclei atomici (in base alla nota equazione di Einstein: E = mc2).

Questa unità è particolarmente diffusa anche perché sperimentalmente è più facile e preciso comparare masse di atomi e molecole, piuttosto che misurarne la loro massa assoluta, specialmente quando si utilizza uno spettrometro di massa.

Simboli[modifica | modifica sorgente]

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 sorgente]

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

Il numero di Avogadro (NA) e la mole sono definiti in modo che una mole di una sostanza di massa 1 u abbia una massa di esattamente 1 grammo. Per esempio, la massa molecolare dell'acqua è 18,01508 u e una mole di molecole di acqua ha massa 18,01508 grammi; allo stesso modo, 1 g di acqua contiene 1 g × NA/18,01508 g/mol ≈ 3,3428 × 1022  molecole.

Storia[modifica | modifica sorgente]

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 venne 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 venne 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 sorgente]

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

Bibliografia[modifica | modifica sorgente]

  • 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 sorgente]

Collegamenti esterni[modifica | modifica sorgente]