Massa molare

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

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

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

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.

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

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: ${\textstyle M_{u}=1{,}000\ 000\ 001\ 05(31)\times 10^{-3}\ \mathrm {kg} \cdot \mathrm {mol} ^{-1}}$, 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), ${\displaystyle M=A_{r}\cdot M_{u}}$.

Ad esempio per il ferro:

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

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:

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

dove M_r è la massa molecolare relativa.

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

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

Massa molare delle miscele

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

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

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:

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

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

Note

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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