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

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.

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

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: $M_{u} = 1,000 000 001 05 (31) \times 1 0^{- 3} k g \cdot {m o l}^{- 1}$ , 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:

$M_{F e} = A_{r, F e} \cdot M_{u} = 55, 84 \cdot 1 \times 1 0^{- 3} k g {m o l}^{- 1} = 55.84 g {m o l}^{- 1}$

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, ( $C H_{4}$ ):

$M = 1 \times 1 0^{- 3} k g {m o l}^{- 1} \cdot (12, 01 + 4 \cdot 1, 01) = 16, 05 g {m o l}^{- 1}$

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.

Note

↑ IUPAC Green Book.
↑ G. Valitutti, M. Falasca, A. Tifi, A. Gentile, Chimica concetti e modelli, Bologna, Zanichelli, 2012, p. 40, ISBN 9788808204196.
↑ CODATA Value: molar mass constant, su physics.nist.gov. URL consultato il 3 gennaio 2025.
↑ IUPAC Green Book 2.10

Bibliografia

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

Voci correlate

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[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] CODATA Value: molar mass constant, su physics.nist.gov. URL consultato il 3 gennaio 2025.

[4] IUPAC Green Book 2.10