Definim la massa atòmica d'un element químic com la massa mitjana ponderada de tots els isòtops del mateix element que hi ha a la natura. Aquest càlcul es fa tenint en compte la seva prevalença natural (percentatge) a l'escorça terrestre i l'atmosfera.
Aquesta massa és la que es presenta a la taula periòdica de D. Mendeleev i s'usa en càlculs estequiomètrics.
És important distingir entre el nombre màssic i el número atòmic. El nombre màssic és la suma dels protons i neutrons al nucli d'un àtom, mentre que el nombre atòmic és el nombre de protons al nucli. La massa atòmica relativa es basa en el nombre màssic dels isòtops dun element.
Unitats de mesura de la massa atòmica
La massa atòmica s'expressa en unitats de massa atòmica unificada (u) o dalton (Da). Tot i que el quilogram (kg) és la unitat de massa del Sistema Internacional (SI)
En química s'utilitza la unitat de massa atòmica perquè les masses dels àtoms individuals són extremadament petites i difícils de manejar en el context de les reaccions químiques.
Massa en excés d'un àtom
No tots els isòtops dun mateix element tenen la mateixa massa ja que no té el mateix nombre màssic, que és la suma de protons i neutrons. A més de la massa de la diferència del nombre de protons i neutrons, hi ha la massa que depèn de l'energia d'unió d'aquestes subpartícules.
La diferència entre la massa de l'isòtop i el seu nombre de massa s'anomena massa en excés (generalment expressada a M eV). Aquest valor pot ser positiu i negatiu.
No confongueu el nombre màssic amb el nombre atòmic que és únicament el nombre de protons d'un nucli.
Massa atòmica relativa
La massa atòmica relativa es defineix en relació amb un estàndard, que és l'isòtop del carboni-12. S‟estableix que la massa relativa d‟un element és la relació entre la massa de l‟element i 1/12 de la massa de l‟isòtop del carboni-12. El carboni-12 s'escull com a estàndard perquè té una massa de 12 unitats de massa atòmica unificada (u) o 12 daltons (Da).
Aquest concepte de massa relativa mostra quantes vegades la massa d‟un element donat és més gran que la massa atòmica d‟un altre element presa com una unitat de massa.
El seu ús és perquè la massa absoluta és una quantitat extremadament petita i difícil de manejar. Per tant, en química és molt més convenient fer servir aquest valor relatiu.
Aquesta unitat de mesura de massa no sistèmica s'anomena unitat de massa atòmica unificada (u) o dalton (Da) en honor de John Dalton.
Exemples de masses atòmiques
A continuació mostrem alguns exemples de masses atòmiques d'alguns elements de la taula periòdica:
| Element químic | Massa atòmica (u) |
|---|---|
|
Carboni |
12.0107 |
|
Hidrogen |
1.00784 |
|
Oxigen |
15.999 |
|
Clor |
35.453 |
|
Sofre |
32.06 |
|
Nitrogen |
14.00674 |
|
Sodi |
22.98977 |
Per què serveix la massa atòmica?
A continuació es presenten algunes raons per les quals la massa atòmica és important:
-
Càlculs estequiomètrics: es fa servir per determinar les relacions quantitatives entre reactius i productes en una reacció química.
-
Composició de compostos: permet determinar la composició dels compostos químics. En conèixer les masses atòmiques dels elements presents en un compost, és possible calcular la proporció en què es combinen.
-
Determinació de fórmules moleculars: En comparar les masses relatives dels elements en un compost, es pot deduir la relació dàtoms i escriure la fórmula molecular corresponent.
-
Estequiometria de gasos: A l'estudi dels gasos, la massa atòmica s'utilitza per fer càlculs de volum i massa en condicions específiques, com la llei dels gasos ideals. Permet relacionar la massa i el volum dels gasos amb la massa molar i el volum molar.
-
Anàlisi química: és possible determinar la quantitat d'una substància present en una mostra. La relació entre la massa duna substància i la quantitat de substància es basa en la massa atòmica.
