Massa molare

La massa molare è definita come il rapporto tra la massa e la quantità di sostanza di un composto.[1]

M = m n {\displaystyle M={\frac {m}{n}}}

La sua unità di misura nel sistema internazionale è il chilogrammo su mole [ k g m o l − 1 ] {\displaystyle \left[\mathrm {kg} \,\mathrm {mol} ^{-1}\right]} ma viene spesso utilizzato, per comodità, il grammo su mole [ g m o l − 1 ] {\displaystyle \left[\mathrm {g} \,\mathrm {mol} ^{-1}\right]} .[2]

Relazione tra la massa molare e la massa molecolare

La massa molecolare, m, (impropriamente chiamata peso molecolare) è la massa di una singola molecola, e viene misurata in unità di massa atomica (u) o in Dalton (Da).

La massa molare, M, invece è la massa di una mole di molecole e viene quindi misurata in g/mol. È la grandezza più corretta da utilizzare quando si parla di quantità macroscopiche.

Le due grandezze sono legate dalla costante di Avogadro, NA.

M [ g/mol ] = m [ u ] ⋅ N A [ mol − 1 ] {\displaystyle M[{\textrm {g/mol}}]=m[{\textrm {u}}]\cdot N_{A}[{\textrm {mol}}^{-1}]}

Prima la ridefinizione delle unità di misura del SI del 2019 la massa molecolare e la massa molare avevano lo stesso valore numerico. A seguito della ridefinizione la costante di Avogadro ha assunto un valore esatto e di conseguenza il prodotto tra la costante di massa atomica e la costante di Avogadro (questo prodotto è noto come costante di massa molare) non è più esattamente pari a 1 g/mol ma ha un valore leggermente minore. Questa differenza non ha però rilevanza per gli usi pratici.

Massa molare degli elementi

La massa molare (M) di un elemento chimico è data dal prodotto tra la sua massa atomica relativa (Ar) e la costante di massa molare (Mu ≈ 1x10-3 kg/mol), M = A r ⋅ M u {\displaystyle M=A_{r}\cdot M_{u}} .[3]

Ad esempio per il Ferro:

M F e = A r , F e ⋅ M u = 55 , 84 ⋅ 1 × 10 − 3 k g m o l − 1 = 55.84 g m o l − 1 {\displaystyle M_{Fe}=A_{r,Fe}\cdot M_{u}=55,84\cdot 1\times 10^{-3}\mathrm {kg} \,\mathrm {mol} ^{-1}=55.84\;\mathrm {g} \,\mathrm {mol} ^{-1}}

Massa molare dei composti

La massa molare di un composto chimico è data dalla somma delle masse molari dei singoli elementi che lo compongono; ossia dal prodotto tra la somma delle masse atomiche relative e la costante di massa molare:

M = M r ⋅ M u = ∑ i A r , i ⋅ M u = M u ⋅ ∑ i A r , i {\displaystyle M=M_{r}\cdot M_{u}=\sum _{i}A_{r,i}\cdot M_{u}=M_{u}\cdot \sum _{i}A_{r,i}}

dove Mr è la massa molecolare relativa.

Ad esempio per il metano, ( CH 4 {\displaystyle {\ce {CH4}}} ):

M = 1 × 10 − 3 k g m o l − 1 ⋅ ( 12 , 01 + 4 ⋅ 1 , 01 ) = 16 , 05 g m o l − 1 {\displaystyle M=1\times 10^{-3}\mathrm {kg} \,\mathrm {mol} ^{-1}\cdot (12,01+4\cdot 1,01)=16,05\;\mathrm {g} \,\mathrm {mol} ^{-1}}

Massa molare delle miscele

La massa molare di una miscela è calcolabile utilizzando la seguente formula:

M ¯ = ∑ i x i M i {\displaystyle {\overline {M}}=\sum _{i}x_{i}M_{i}}

dove xi è la frazione molare del componente i e Mi la sua massa molare.

Se sono note le frazioni massiche (ponderali) dei componenti, wi, la massa molare della miscela può essere ricavata da:

1 M ¯ = ∑ i w i M i {\displaystyle {\frac {1}{\overline {M}}}=\sum _{i}w_{i}M_{i}}

Le due formulazioni sono equivalenti e portano chiaramente allo stesso risultato.

Note

  1. ^ IUPAC Green Book.
  2. ^ G. Valitutti, M. Falasca, A. Tifi, A. Gentile, Chimica concetti e modelli, Bologna, Zanichelli, 2012, p. 40, ISBN 9788808204196.
  3. ^ IUPAC Green Book 2.10

Bibliografia

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