Unità di massa atomica - uma (2024)

L'unità di massa atomica (simbolo u, abbreviato uma) è un'unità di misura della massa che non appartiene al Sistema Internazionale, e che per definizione corrisponde alla dodicesima parte della massa dell'atomodi carbonio-12. 1 unità di massa atomica equivale a circa 1,66054×10^-27chilogrammi o, equivalentemente, a 1,66054×10^-24grammi.

Sui libri di testo di Fisica, Chimica o Biologia, capita spesso di trovare l'acronimo uma che sta ad indicare l'unità di massa atomica, indicata nelle formule con il simbolo u.

Qui di seguito vedremo come si definisce l'uma e cosa si intende conmassa atomica relativa, per poi spiegare il metodo di conversione dell'unità di massa atomica in altre unità di misura, e mostrare alcuni esempi svolti.

Definizione di unità di massa atomica

L'unità di massa atomica è un'unità di misura della massa che non appartiene al Sistema Internazionale. Ciononostante, visto il largo impiego che se ne fa in Chimica e Biologia, è stata riconosciuta e viene regolarmente utilizzata dalla comunità scientifica.

Come suggerisce il nome stesso, l'uma viene utilizzata per misurare la massa di atomi e molecole ed è definita a partire dalla massa dell'isotopo 12 del carbonio (¹²C), un particolare tipo di atomo di carbonio caratterizzato da un nucleo con 6 protoni e 6 neutroni.

Ladefinizione di uma è la seguente: un'unità di massa atomica corrisponde alla dodicesima parte della massa dell'atomo di carbonio-12, e vale circa

Nelle applicazioni e negli esercizi che lo consentono possiamo servirci dei seguenti valori approssimati, più semplici da memorizzare

Unità di massa atomica, massa atomica e peso atomico

Dato un elemento chimico, la massa di un suo atomo può essere espressa mediante una qualsiasi misura di massa, come grammi o chilogrammi. In questo modo però si ottengono valori piuttosto scomodi, generalmente compresi tra 10^-22 e 10^-24 grammi, o equivalentemente tra 10^-25e 10^-27 chilogrammi.

Qualche esempio:

Per ricavare i valori in unità di massa atomiche è sufficiente dividere il corrispondente valore in grammi per 1,66054×10^-24 g.

Quando la massa di un atomo di un elemento si esprime in unità di massa atomiche si parla di massa atomica, da non confondere con la massa atomica relativa(detta anche peso atomico, ):

- la massa atomica, o massa atomica assoluta, è una grandezza che esprime la massa di un atomo di un elemento in unità di massa atomica (o eventualmente in grammi o in chilogrammi). Ad esempio la massa atomica dell'ossigeno è

- il peso atomico, o massa atomica relativa, è una grandezza adimensionale che esprime la massa atomica rispetto all'unità di massa atomica, secondo la relazione

Ad esempio il peso atomico dell'ossigeno è

In sintesi:

- la massa atomica di un elemento indica la misura della massa dell'atomo di tale elemento espressa in uma(o eventualmente in grammi o in chilogrammi);

- il peso atomico di un elemento indica quante volte la massa dell'atomo di tale elemento è maggiore rispetto alla dodicesima parte della massa di un atomo di carbonio-12, ossia rispetto a 1 uma.

In modo del tutto analogo l'unità di massa atomica può essere usata anche nel caso delle molecole, ossia delle particelle costituite da due o più atomi. In tale eventualità le grandezze da prendere in considerazione sono massa molecolare e peso molecolare, e in modo analogo rispetto al caso atomico:

Esempi sull'unità di massa atomica

1) La massa atomica del magnesio è di circa 24,305 u, dunque la massa dell'atomo di magnesio è 24,305 volte più grande della dodicesima parte della massa dell'atomo di carbonio-12

2) La massa atomica relativa del calcio è 40,078 u, quindi la massa di un atomo di calcio è 40,078 volte più grande della dodicesima parte della massa dell'atomo di ¹²C

Unità di massa atomica, numero di massa e peso atomico

Conoscere il significato dell'unità di massa atomica è fondamentale anche per capire il legame tra il peso atomico e il numero di massadi un elemento.

Ricordiamo che:

- l'unità di massa atomica è definita come la massa della dodicesima parte dell'atomo di carbonio-12;

- il numero di massa di un elemento chimico è la somma tra il numero di protoni e il numero di neutroni presenti nel nucleo di un atomo di tale elemento

dove è il numero atomico dell'elemento (numero di protoni) ed è il numero di neutroni.

Un atomo di carbonio-12 è composto da 6 protoni, 6 neutroni e 6 elettroni, per un totale di 12 tra protoni e neutroni. Protoni e neutroni hanno all'incirca la stessa massa, mentre la massa degli elettroni è trascurabile.

Poiché è la dodicesima parte della massa dell'atomo di carbonio-12, essa è indicativamente uguale alla massa di un neutrone e a quella di un protone.

Alla luce delle precedenti considerazioni nel loro insieme, e osservando in particolare che:

- il numero di massa è la somma tra protoni e neutroni di un atomo;

- il peso atomico è un numero puro dato dal rapporto tra la massa dell'atomo e l'unità di massa atomica;

concludiamo che il numero di massa di un elemento è all'incirca uguale al peso atomico dell'elemento

Il peso atomicodegli elementi è riportato sulla tavola periodica, solitamente al di sotto del nome. Ad esempio, nel caso dell'oro

Unità di massa atomica in grammi e in chilogrammi

Ora che la definizione di unità di massa atomicadovrebbe essere chiara, vediamo come usarla per esprimerne il valore in chilogrammi, che come sappiamo è l'unità di misura fondamentale della massa del Sistema Internazionale. In questo modo avremo un'idea concreta di quanto vale l'unità di massa atomica.

Ricordiamo che:

- il numero di Avogadro, denotato con il simbolo ,è definito come il numero di atomi di carbonio-12 presenti in 12 grammi di tale sostanza

- unamole di sostanza per definizione è la quantità di tale sostanza contenente un numero di particelle pari al numero di Avogadro;

- l'unità di massa atomica è definita come la dodicesima parte della massa dell'atomo di carbonio-12.

Possiamo allora calcolare la massa di una mole di carbonio-12 considerando il numero di atomi di ¹²C presenti in una mole, sia esso , e la massa di un atomo di ¹²C

Il numero di atomi si ottiene moltiplicando il numero di Avogadro per

La massa a sinistra dell'uguale è pari a 12 grammi

Dividiamo entrambi i membri per 12

e concentriamoci sul membro di destra. Il prodotto dei primi due fattori corrisponde al valore numerico del numero di Avogadro, mentre il terzo fattore equivale proprio all'unità di massa atomica

da cui

Invertendo tale relazione otteniamo:

ossia

In sintesi una unità di massa atomica vale circa 1,66×10^-27 chilogrammi o, equivalentemente, a 1,66×10^-24 grammi.

Convertire l'uma in altre unità di misura di massa

Dal momento che l'unità di massa atomica è utilizzata come unità di misura per la massa degli atomi, capita raramente di dover convertire l'uma in altre misure di massa, ma nulla ci vieta di farlo.

Conoscendo il valore di 1 unità di massa atomica espresso sia in grammi che in chilogrammi, per convertire le unità di massa atomiche in altre unità di misuraè sufficiente:

- passare dall'uma ai grammi o dall'uma ai chilogrammi moltiplicando per il relativo fattore di conversione;

- convertire i grammi o i chilogrammi nell'unità di misura desiderata, ricorrendo a seconda dei casi alla scala dei grammi, alla tabella dei grammi, alla scala dei kg o ancora alla tabella dei kg.

Esempio

A quanti milligrammi (simbolo mg) equivalgono 3 unità di massa atomica?

Svolgimento: come suggerito, per risolvere l'equivalenza proposta convertiamo le unità di massa atomiche in grammi

Successivamente, ricordando come si svolgono le equivalenze tra misure di massa del Sistema Internazionale, passiamo dai grammi ai mg moltiplicando per 1000. Avremo quindi

Fine! Nel caso vogliate correggere i vostri esercizi sulle equivalenze vi rimandiamo al convertitore di unità di misura online. ;)

Buon proseguimento su YouMath,

Giuseppe Carichino (Galois)

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Ultima modifica: 10/05/2023