Il concetto di massa molecolare, proprio come i concetti di massa molare e massa atomica o di struttura di un atomo, è un'altra delle basi che bisogna apprendere per comprendere correttamente il mondo della chimica. Le molecole dei composti chimici hanno una massa estremamente bassa. Testare la struttura e le proprietà di elementi e composti chimici non è così facile. Se conosciamo la massa molecolare, possiamo non solo specificare il peso di un dato elemento, ma anche determinare i rapporti di massa degli elementi nei composti o indicarne il contenuto in percentuale.
Cos’è la massa molecolare?
La massa molecolare di un composto chimico è la somma delle masse atomiche degli elementi che compongono il composto. La massa molecolare di una singola molecola di un dato composto chimico dipende da quali e quanti atomi è costituita. Le masse molecolari degli elementi e dei composti chimici sono espresse in unità (u). Le masse atomiche assolute sono estremamente basse, come 10 -24 g. Pertanto, per rendere più facile la determinazione delle masse molecolari ed evitare di avere a che fare con unità ingombranti, hanno introdotto una nuova unità di massa atomica (u), che è definita come 1/12 della massa dell’isotopo di carbonio nuclide 12 C.
Massa atomica
Per determinare correttamente la massa molecolare di un composto chimico, dobbiamo prima conoscere la massa atomica degli elementi che lo compongono. La massa degli elementi chimici è normalmente espressa in unità di massa atomica (u). Ciò che è importante, la maggior parte degli elementi chimici che esistono sulla Terra sono miscele di diversi isotopi. Gli isotopi sono varianti dello stesso elemento chimico che hanno un numero atomico costante (i loro nuclei contengono lo stesso numero di protoni) ma differiscono nel numero di massa (hanno un diverso numero di neutroni). Nel determinare la massa atomica di un singolo elemento chimico, dobbiamo quindi considerare la percentuale di isotopi di quell’elemento. La massa atomica è una caratteristica unica di ciascun elemento. È importante sottolineare che non ci sono due elementi chimici con la stessa massa atomica. Per questo motivo, questa proprietà può essere utilizzata per identificare gli elementi. La massa atomica di ciascun elemento può essere letta dalla tavola periodica.
Massa molecolare degli elementi
Alcuni elementi chimici, come azoto, idrogeno, ossigeno, fluoro, bromo, iodio o cloro , esistono sotto forma di molecole biatomiche. Non esistono come singoli atomi. In questo caso, è opportuno utilizzare il termine "massa molecolare di un elemento".
Come determiniamo la massa molecolare di elementi e composti chimici?
Per determinare correttamente la massa molecolare, sia di elementi che di composti, dobbiamo prima conoscere la formula molecolare. Quindi, utilizzando la massa molecolare e la formula chimica, possiamo, ad esempio, stabilire la quota di ciascun elemento nella massa dell’intera molecola. Se abbiamo a che fare con un elemento biatomico, la determinazione della sua massa molecolare si basa sulla massa atomica di un singolo atomo di quell’elemento. Il valore dovrebbe essere diviso per due. Ad esempio, la massa molecolare dell’azoto (N 2 ) è di 28 unità, così come la massa di un singolo atomo di azoto è di 14 unità. Una procedura simile viene utilizzata per i composti chimici. Come stabilire la loro massa molecolare?
- Determina la formula chimica del composto di cui desideri definire la massa molecolare,
- specificare gli elementi inclusi nel composto e indicare la quantità di ciascun elemento,
- determinare le masse atomiche di ciascun elemento,
- se la molecola contiene più di un atomo di un elemento specifico, moltiplica la sua massa atomica per quel valore,
- sommare le masse atomiche di tutti gli elementi.
Massa molecolare vs. massa molare
Il metodo di calcolo della massa molecolare dei composti chimici viene utilizzato anche per determinare la loro massa molare. La massa molare è comunemente utilizzata per i calcoli stechiometrici, poiché l’utilizzo della mole come unità consente di applicare il processo su una macroscala. La mole è l’unità della quantità di sostanza, un’unità di base nel sistema SI. Una mole equivale a 6,022141*10 23 elementi (che possono essere atomi, ioni o molecole). La massa molare è la massa di una mole di una sostanza specifica. Ha lo stesso valore numerico della massa molecolare, ma dobbiamo ricordare che ha un’unità completamente diversa. Mentre la massa molecolare è espressa in unità (u), la massa molare di un composto è espressa in grammi per mole (g/mol). Inoltre, la massa molecolare si riferisce alla massa di una singola molecola. Diverso è il caso della massa molare. Anche la massa molare esprime la massa, ma in riferimento a una singola mole (6.022141*10 23 elementi).
A cosa ci serve la massa molecolare?
La massa molecolare di un composto chimico ci permette di:
- determinare la massa di un dato composto chimico. Il valore in unità può essere convertito in grammi se conosciamo la seguente dipendenza: 1 u = 1,66 * 10 -24 g;
- determinare il rapporto di massa di ciascun elemento incluso nel composto chimico. Il rapporto di massa è definito come il rapporto tra le masse atomiche degli elementi contenuti nel composto;
- calcolare la quota di massa, vale a dire la percentuale di elementi nel composto chimico. Viene calcolato in base al rapporto tra le masse atomiche nella struttura più piccola di un composto chimico e la massa molecolare di quel composto, moltiplicato per il 100%.
