Unità di massa atomica
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L'unità di massa atomica unificata (u) detta anche dalton (Da) è una unità di misura utilizzata solitamente per esprimere la massa di atomi (massa atomica) e molecole (massa molecolare). Essa è definita come la dodicesima parte della massa di un atomo di carbonio-12 (12C).
L'unità di massa atomica non appartiene al Sistema Internazionale di unità di misura (SI), ma è da esso riconosciuta in virtù del largo impiego che viene fatto di questa unità, specialmente in chimica, biochimica e biologia molecolare.
Questa unità di misura è particolarmente conveniente perché un atomo di idrogeno ha una massa circa pari ad 1 u, e più in generale un atomo o una molecola che contengono n protoni e neutroni hanno una massa approssimativamente uguale ad n u. La ragione consiste nel fatto che un atomo di carbonio-12, da cui l'unità di massa atomica trae la sua definizione, contiene 6 protoni, 6 neutroni e 6 elettroni, con protoni e neutroni aventi all'incirca la stessa massa e gli elettroni aventi massa trascurabile. Questa approssimazione è comunque grossolana poiché non tiene in conto della massa che si trasforma in energia di legame dei nuclei atomici (in base alla nota equazione di Einstein E=mc2).
Questa unità è particolarmente diffusa anche perché sperimentalmente è più facile e preciso comparare masse di atomi e molecole, piuttosto che misurarne la loro massa assoluta, specialmente quando si utilizza uno spettrometro di massa.
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[modifica] Simboli
L'Unione internazionale di chimica pura e applicata (IUPAC) raccomanda di utilizzare il simbolo u per indicare l'unità di massa atomica unificata. Tuttavia, sia in biochimica che in biologia molecolare è consuetudine utilizzare Da (dalton).
Specialmente in vecchie pubblicazioni è possibile trovare l'acronimo uma oppure amu (atomic mass unit), oppure l'unità di misura non è indicata affatto. Quest'ultimo metodo era giustificato in passato con l'introduzione della massa atomica relativa che, essendo un rapporto tra la massa assoluta dell'atomo o del composto sotto esame e l'unità di massa atomica, doveva essere una quantità adimensionale.
[modifica] Fattori di conversione
Il numero di Avogadro (NA) e la mole sono definiti in modo che una mole di una sostanza di massa 1 u abbia una massa di esattamente 1 grammo. Per esempio, la massa molecolare dell'acqua è 18,015 08 u ed una mole di molecole di acqua ha massa 18,015 08 grammi; allo stesso modo, 1 g di acqua contiene NA/18,015 08 ≈ 3,3428 × 1022 molecole.
[modifica] Storia
Il chimico John Dalton fu il primo a suggerire di utilizzare la massa di un atomo di idrogeno come riferimento nel confronto delle masse di atomi e composti chimici.
La scelta cadde inizialmente sull'atomo di idrogeno poiché questo era il primo della tavola periodica degli elementi, ma si rivelò in seguito inadeguata perché questo elemento non si combina facilmente con tutti gli altri e non consente quindi confronti diretti. Francis Aston, l'inventore dello spettrometro di massa, propose in seguito di utilizzare come campione 1/16 della massa di un atomo di ossigeno-16.
Prima del 1961, l'unità di massa atomica usata in ambito fisico fu definita come 1/16 della massa di un atomo di ossigeno-16, ma l'unità di massa atomica usata in ambito chimico venne definita come 1/16 della massa media di un atomo di ossigeno (tenendo quindi conto dell'abbondanza dei diversi isotopi di ossigeno presenti in natura). Questa ambiguità venne chiarita nel 1960 dall'Unione internazionale di chimica pura e applicata (IUPAC) introducendo l'attuale definizione di unità di massa atomica unificata.
