Calcolatore della massa atomica media
Dati di input
| Massa isotopo 1 | 34,969 g/mol |
|---|---|
| Abbondanza isotopo 1 | 75,8 % |
| Massa isotopo 2 | 36,966 g/mol |
| Abbondanza isotopo 2 | 24,2 % |
Calcolatore della massa atomica media
Calcola la massa atomica media di un elemento a partire dalle masse e dalle abbondanze naturali dei suoi due isotopi. La massa atomica riportata nella tavola periodica è la media degli isotopi pesata sulle abbondanze: m̄ = m₁·(a₁/100) + m₂·(a₂/100).
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Cosa significa massa atomica media
La massa atomica stampata sotto ogni elemento nella tavola periodica non è quasi mai un numero intero. Questo perché la maggior parte degli elementi si presenta come miscela di isotopi: atomi con lo stesso numero di protoni ma diverso numero di neutroni. Il valore tabulato è la media delle masse di quegli isotopi pesata sulle abbondanze:
mˉ=m1⋅100a1+m2⋅100a2| Simbolo | Grandezza | Unità |
|---|---|---|
| m̄ | Massa atomica media | u (g/mol) |
| m₁, m₂ | Masse isotopiche | u (g/mol) |
| a₁, a₂ | Abbondanze naturali | % |
Ogni massa isotopica è data in unità di massa atomica unificate (u) e, poiché una mole di qualsiasi isotopo pesa la sua massa atomica in grammi, il valore in u è numericamente uguale alla massa molare in g/mol. Le abbondanze si inseriscono come percentuali e dovrebbero sommare a 100%.
Esempio svolto
Il cloro si presenta come due isotopi stabili. Il cloro-35 ha una massa di 34,96885 u e costituisce il 75,77% degli atomi di cloro; il cloro-37 ha una massa di 36,96590 u e costituisce il restante 24,23%. La massa atomica media è:
mˉ=34.96885×0.7577+36.96590×0.2423=35.4527 uArrotondato a due cifre decimali è 35,45 u, esattamente il valore che la tavola periodica riporta per il cloro.
Perché è una media pesata
Una media pesata non è la stessa cosa di una semplice media delle due masse. Il punto medio semplice tra 34,96885 e 36,96590 sarebbe circa 35,97 u, ma il cloro-35 è circa tre volte più comune del cloro-37, quindi la media viene trascinata verso il basso, verso 35. Più un isotopo è abbondante, più tira il risultato verso la propria massa. La risposta cade sempre da qualche parte tra l'isotopo più leggero e quello più pesante.
Come si misurano le abbondanze
Le abbondanze naturali provengono dalla spettrometria di massa, che separa gli ioni in base al loro rapporto massa/carica e registra quanti atomi cadono in ciascun picco isotopico. Le altezze relative dei picchi danno le abbondanze e le posizioni dei picchi danno le masse isotopiche. Queste abbondanze restano quasi costanti nei comuni campioni terrestri, ed è per questo che un unico valore della tavola periodica serve per i calcoli di chimica quotidiana.
| Elemento | Isotopi principali (abbondanza) | Massa atomica media |
|---|---|---|
| Cloro | ³⁵Cl (75,77%), ³⁷Cl (24,23%) | 35,45 u |
| Rame | ⁶³Cu (69,17%), ⁶⁵Cu (30,83%) | 63,55 u |
| Boro | ¹⁰B (19,9%), ¹¹B (80,1%) | 10,81 u |
Usare il risultato
La massa atomica media è ciò a cui ricorri quando converti tra grammi e moli o quando sommi una massa molare a partire da una formula chimica. Poiché mescola già gli isotopi nelle loro proporzioni naturali, puoi trattare un elemento come se ogni atomo avesse quell'unica massa, senza bisogno di seguire i singoli isotopi per la stechiometria di routine. Se ti serve il valore per un altro elemento, sostituisci le due masse isotopiche e le abbondanze con le cifre pubblicate per quell'elemento.
Domande frequenti (FAQ)
Come si calcola la massa atomica media?
Moltiplica la massa di ciascun isotopo per la sua abbondanza frazionaria e somma i prodotti. Con le abbondanze espresse in percentuale la formula è m̄ = m₁·(a₁/100) + m₂·(a₂/100). Per esempio, il cloro è composto al 75,77% da cloro-35 (34,96885 u) e al 24,23% da cloro-37 (36,96590 u), da cui m̄ = 34,96885 × 0,7577 + 36,96590 × 0,2423 = 35,45 u. Il risultato è una media pesata, quindi cade sempre tra le due masse isotopiche e si colloca più vicino a quella più abbondante.
Qual è la differenza tra massa atomica e numero di massa?
Il numero di massa è un intero: il conteggio totale di protoni e neutroni in un singolo nucleo (35 per il cloro-35). La massa atomica è la massa misurata di quell’isotopo in unità di massa atomica unificate (34,96885 u per il cloro-35), vicina ma non esattamente uguale al numero di massa a causa dell’energia di legame che tiene insieme il nucleo. La massa atomica media nella tavola periodica fa la media di quelle masse misurate sugli isotopi naturali di un elemento, quindi raramente è un numero intero.
Perché la massa atomica del cloro è 35,45 e non un numero intero?
Il cloro è una miscela di due isotopi stabili: il cloro-35 costituisce circa il 75,77% degli atomi e il cloro-37 circa il 24,23%. Poiché il cloro-35 è circa tre volte più comune, la media pesata è tirata verso 35 ma non del tutto, arrivando a 35,45 u. Il valore della tavola periodica non è mai la massa di un singolo atomo: è la media che mostrerebbe un campione tipico dell’elemento, riflettendo la miscela naturale di isotopi.
Che cosa significa abbondanza isotopica?
L’abbondanza naturale è la frazione di atomi di un elemento che corrisponde a un dato isotopo, così come si trova in natura. Di solito è espressa in percentuale e le abbondanze di tutti gli isotopi di un elemento sommano a 100%. Le abbondanze sono notevolmente costanti nella maggior parte dei campioni terrestri, ed è per questo che un unico valore della tavola periodica funziona per la chimica quotidiana. In questo calcolatore le due abbondanze che inserisci dovrebbero sommare a 100%; in caso contrario compare un avviso.
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