Massa molare

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

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

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

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, N_A.

$M[{\textrm {g/mol}}]=m[{\textrm {u}}]\cdot N_{A}[{\textrm {mol}}^{-1}]$

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 (A_r) e la costante di massa molare (M_u ≈ 1x10^-3 kg/mol), $M=A_{r}\cdot M_{u}$.

Ad esempio per il Ferro:

$M_{Fe}=A_{r,Fe}\cdot M_{u}=55,84\cdot 1\times 10^{-3}\mathrm {kg} \,\mathrm {mol} ^{-1}=55.84\;\mathrm {g} \,\mathrm {mol} ^{-1}$

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:

$M=M_{r}\cdot M_{u}=\sum _{i}A_{r,i}\cdot M_{u}=M_{u}\cdot \sum _{i}A_{r,i}$

dove M_r è la massa molecolare relativa.

Ad esempio per il metano, (${\ce {CH4}}$):

$M=1\times 10^{-3}\mathrm {kg} \,\mathrm {mol} ^{-1}\cdot (12,01+4\cdot 1,01)=16,05\;\mathrm {g} \,\mathrm {mol} ^{-1}$

Massa molare delle miscele

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

${\overline {M}}=\sum _{i}x_{i}M_{i}$

dove x_i è la frazione molare del componente i e M_i la sua massa molare.

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

${\frac {1}{\overline {M}}}=\sum _{i}w_{i}M_{i}$

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

Bibliografia

• (EN) IUPAC, Quantities, Units and Symbols in Physical Chemistry, 3ª ed., RSC Publisching, 2007, ISBN 9780854044337.

Voci correlate

• Costante di massa molare
• Massa molecolare
• Massa atomica
• Quantità di sostanza
• Unità di massa atomica

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