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 $\left[\mathrm{k}\mathrm{g}{\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}\right]$ ma viene spesso utilizzato, per comodità, il grammo su mole $\left[\mathrm{g}{\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}\right]$.

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.

$M[\mathrm{g}/\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}]=m[\mathrm{u}]\cdot N_A[{\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}]$

Prima della 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 delle unità la costante di Avogadro ha assunto un valore esatto; di conseguenza il prodotto tra la costante di massa atomica e la costante di Avogadro non è più esattamente pari a 1 g/mol ma ha un valore leggermente maggiore. Il prodotto di queste due costanti è noto come costante di massa molare e il suo valore è pari a: $M_u=1,00000000105(31)\times 10^{-3}\mathrm{k}\mathrm{g}\cdot {\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}$, 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 ≈ 1×10^-3 kg/mol), $M=A_r\cdot M_u$.

Ad esempio per il ferro:

$M_{Fe}=A_{r,Fe}\cdot M_u=55,84\cdot 1\times 10^{-3}\mathrm{k}\mathrm{g}{\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}=55.84\mathrm{g}{\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}$

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, ($\mathrm{C}\mathrm{H}{\phantom{A}}_4$):

$M=1\times 10^{-3}\mathrm{k}\mathrm{g}{\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}\cdot (12,01+4\cdot 1,01)=16,05\mathrm{g}{\mathrm{m}\mathrm{o}\mathrm{l}}^{-1}$

Massa molare delle miscele

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

$\bar{M}=\sum _i{x}_i{M}_i$

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:

$\frac{1}{\bar{M}}=\sum _i{w}_i{M}_i$

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

Bibliografia

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Voci correlate

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