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La massa atomica e il numero di massa o numero di massa sono due concetti che vengono spesso confusi. Il motivo della confusione è che, per la maggior parte degli elementi, i valori della massa atomica e del numero di massa sono molto simili, soprattutto se la massa atomica è arrotondata a un numero intero. Tuttavia, entrambi i termini rappresentano concetti diversi relativi agli atomi.
Cominciamo con la definizione di ognuno separatamente e poi spieghiamo le differenze.
Cos’è la massa atomica?
Come suggerisce il nome, la massa atomica rappresenta la massa di un singolo atomo di un certo elemento chimico . In altre parole, rappresenta la quantità di materia contenuta in un atomo .
Ogni atomo ha una massa atomica caratteristica che deriva dalla somma delle masse di tutte le particelle subatomiche che lo compongono, come protoni, neutroni ed elettroni. Questa massa è esattamente la stessa per tutti gli atomi di un particolare isotopo di un certo elemento chimico.
Ad esempio, tutti gli atomi dell’isotopo del carbonio-12 hanno una massa atomica di 12 amu e tutti gli atomi dell’isotopo del carbonio-13 hanno una massa atomica di 13,00335 amu.
Qual è il numero di massa?
Il numero di massa di un atomo corrisponde al numero totale di nucleoni che contiene nel suo nucleo. In altre parole, è la somma del suo numero di protoni e neutroni ed è solitamente rappresentato dalla lettera A .
Il numero di protoni determina le proprietà chimiche di un atomo. Questo numero determina di che tipo di atomo si tratta (idrogeno, elio, ossigeno, ecc.) motivo per cui è chiamato numero atomico, ed è rappresentato dalla lettera Z.
D’altra parte, il numero di neutroni nel nucleo di un atomo è rappresentato dalla lettera n . In questo modo, possiamo scrivere la seguente equazione per il numero di massa:
Esempio
Supponiamo che ti venga chiesto di determinare il numero atomico di un atomo di litio che contiene 4 neutroni nel suo nucleo.
Soluzione:
Z = 3 (perché 3 è il numero atomico del litio)
n = 4 (perché ha 4 neutroni), quindi
Quindi il numero di massa di questo atomo di litio sarà 7.
Differenze tra massa atomica e numero di massa
| Massa atomica o peso atomico | Numero di massa (A) | |
| Concetto | La massa atomica rappresenta la massa di un singolo atomo. | Il numero di massa rappresenta il numero totale di protoni e neutroni nel nucleo di un atomo. |
| unità | Unità di massa come: unità di massa atomica (amu), chilogrammi, libbre, ecc. | quantità adimensionale (è un numero puro, senza unità) |
| tipo di numero | Numero decimale determinato sperimentalmente. | Numero intero determinato aggiungendo il numero atomico al numero di neutroni nel nucleo di un atomo. |
| Variazione nel tempo | Essendo determinate sperimentalmente, le masse atomiche cambiano spesso nel tempo man mano che gli scienziati ottengono misurazioni più precise o si ottengono nuovi dati sull’abbondanza isotopica. | Non cambiano nel tempo poiché gli atomi possono avere solo un numero intero di protoni e neutroni. Una volta che quei numeri sono determinati, non cambiano. |
| Applicazioni | Viene utilizzato principalmente nei calcoli stechiometrici. | Viene utilizzato principalmente per identificare i diversi isotopi di un elemento. |
| Rappresentazione | Di solito è rappresentato dal simbolo MA o PA con il simbolo dell’elemento come pedice. Esempio: PA Fe rappresenta il peso atomico dell’atomo di ferro. | Si rappresenta in due modi: 1.- Come esponente a sinistra del simbolo chimico dell’elemento. Esempio: 14 C. 2.- Come numero a destra del simbolo chimico preceduto da un trattino. Esempio: C-14 |
Esempi per illustrare la differenza tra numero atomico e massa atomica
Ogni elemento ha una serie di isotopi che sono naturalmente mescolati tra loro in tutti i campioni di quell’elemento. Ad esempio, se prendiamo un campione di, diciamo, 1 grammo di carbonio, tra i milioni e milioni di atomi presenti ci saranno almeno 4 isotopi diversi. Ogni atomo di ogni isotopo avrà una propria massa atomica e un proprio numero atomico, che saranno diversi tra loro, come si può vedere nella tabella seguente.
| z.z | NO | A | Massa atomica | Abbondanza (%) | |
| carbonio-11 | 6 | 5 | undici | 11.0114336 am | tracce |
| carbonio-12 | 6 | 6 | 12 | 12 am | »98,9 |
| carbonio-13 | 6 | 7 | 13 | 13.0033548 am | »1,1 |
| Carbonio-14 | 6 | 8 | 14 | 14.0032420 am | tracce |
Come si vede dalla tabella, tutti gli isotopi hanno lo stesso numero atomico (6) poiché sono tutti atomi dello stesso elemento, cioè il carbonio. Tuttavia, hanno numeri di neutroni, numero di massa e massa atomica diversi.
L’eccezione alla regola
Il caso dell’isotopo del carbonio 12 è un’eccezione alla regola secondo cui il numero atomico e la massa atomica sono sempre quantità diverse. Infatti, come hai potuto vedere nella tabella precedente, entrambi valgono esattamente 12.
Questo perché la scala delle masse atomiche è stata definita per anni in base alla massa atomica del carbonio-12, a cui è stato assegnato un valore di 12 unità di massa atomica. Tutte le altre masse atomiche sono state misurate rispetto a questa massa. In altre parole, la massa del carbonio-12 è l’unica di tutte le masse atomiche che non è determinata sperimentalmente, ma piuttosto stabilita per definizione .
Commento finale sulla massa atomica
Un altro termine correlato che viene anche confuso sia con la massa atomica che con il numero atomico è la massa atomica media di un elemento . Infatti, quando la stragrande maggioranza delle persone (chimici compresi) parla di massa atomica, in realtà si riferisce alla massa atomica media. Questa massa è quella che effettivamente troviamo nella tavola periodica e rappresenta la media delle masse di tutti gli isotopi naturali di un certo elemento.
