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Lmwbw'mwcaunità di massa atomica unificata (mwcqamu, dall'inglese mwcgatomic mass unit), detta anche mwcwdalton (mwdaDa), è un'mwdqunità di misura tecnica per la mwdgmassa atomica.

Non fa parte del sistema mweaSI,cite-ref-1[1] ma viene ancora riconosciuta come unità derivata in quanto in passato utilizzata in mwfqchimica e mwfgbiochimica. Attualmente si preferisce utilizzare sottomultipli del chilogrammo o multipli dell'elettronvolt, in particolare il gigaelettronvolt (GeV). Altri suoi simboli sono mwgqu (simbolo più ambiguo), o mwgguma, che è l'acronimo in lingua italiana. Veniva utilizzata per indicare la mwgwmassa delle particelle elementari, di singoli mwhaatomi (mwhqmassa atomica), mwhgmolecole (mwhwmassa molecolare), mwiaioni, mwiqradicali. Questa unità era diffusa in passato, perché sperimentalmente risultava più immediato confrontare masse di atomi e molecole, piuttosto che misurarne effettivamente la loro massa, specialmente quando si utilizzava uno mwigspettrometro di massa.

• Definizione

• Simboli

• Fattori di conversione

• Storia

• Relazione con il sistema internazionale

• Note

• Bibliografia

• Voci correlate

• Collegamenti esterni

La definizione era inizialmente la massa di un atomo di mwjgidrogeno. In seguito si passò per migliorare la precisione di misura, a "la dodicesima parte della massa di un atomo di mwjwcarbonio-12" (mwka12C). Secondo la definizione pre-2019 della mole quindi, siccome 12 g di C-12 corrispondevano a una mole di atomi, un numero di unità di massa atomica pari al valore numerico della mwkqcostante di Avogadro corrispondeva a un grammo:

mwkw 1 g = N A u {\displaystyle 1\ \mathrm {g} =N_{A}\,\mathrm {u} }

Invertendo questa conversione si trovava che:

mwlg 1 u ≃ ≃ 1 N A g {\textstyle 1\ \mathrm {u} \simeq {\dfrac {1}{N_{A}}}\,\mathrm {g} }

Dove la costante di Avogadro portava con sè le incertezze di misura date dalla sua definizione empirica: un valore pre-2019 ad esempio era (mwmadeviazione standard tra parentesi):

mwmg N A = 6,022 14078 ( 18 ) × × 10 23 m o l − − 1 {\displaystyle N_{A}=6{,}02214078(18)\times 10^{23}\ \mathrm {mol} ^{-1}}

e questo si ripercuoteva sul valore in kg della u.m.a. Il valore della costante di Avogadro è stato poi ridefinito come "esatto" (cioè, per definizione, non è mwnaarrotondato) nella ridefinizione delle unità di misura del mwnqSistema Internazionale del 2019cite-ref-2[2], come pari a:

mwow N A = 6,022 14076 × × 10 23 m o l − − 1 {\displaystyle N_{A}=6{,}02214076\times 10^{23}\ \mathrm {mol} ^{-1}}

Da cui consegue che 12 g di C-12 non contengono più esattamente un numero di Avogadro di atomi, ma un po' di più. La definizione dell'unità di massa atomica non è stata invece cambiata, e continua a corrispondere alla dodicesima parte della massa di un atomo di mwpqcarbonio-12cite-ref-brochure9-2019-3-0[3]. Quindi non è più valida la relazione precedente tra u.m.a. e numero di Avogadro, cioè

mwqw 1 u ≠ ≠ 1 N A g {\textstyle 1\ \mathrm {u} \neq {\dfrac {1}{N_{A}}}\,\mathrm {g} }

Il valore attuale cite-ref-4[4]cite-ref-5[5], che continua ad essere affetto da incertezza anche se ora data dall'incertezza su a quanti numeri di Avogadro di atomi corrispondano 12 g di C-12, è:

mwtg 1 u ≃ ≃ 1,660 539 068 92 ( 52 ) × × 10 − − 27 k g = 1,660 539 068 92 ( 52 ) × × 10 − − 24 g {\textstyle 1\ \mathrm {u} \simeq 1{,}660\ 539\ 068\ 92(52)\times 10^{-27}\ \mathrm {kg} =1{,}660\ 539\ 068\ 92(52)\times 10^{-24}\ \mathrm {g} }

Questo inoltre fa cadere la equivalenza fra u.m.a. e g/mol, ovvero fra massa atomica e mwuamassa molare. La costante di conversione tra le due grandezze, detta mwuqcostante di massa molare, ha valore raccomandato CODATA di cite-ref-6[6]cite-ref-codata-7-0[7]:

mwww M u = 1,000 00000105 ( 31 ) g m o l − − 1 {\textstyle \mathrm {M_{u}} =1{,}00000000105(31)\,\mathrm {g} \,\mathrm {mol} ^{-1}}

L'unità di massa atomica era conveniente nella pratica sperimentale perché un mwxqnucleone legato ha una massa circa pari a 1 unità, quindi un atomo o una molecola, con un mwxgnumero di massa mwxwA ha una massa circa di mwyaA unità di massa atomiche. 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 conto della variazione della massa con l'mwyqenergia di legame dei mwygnuclei atomici (in base alla nota equazione di mwywEinstein: mwzaE = mc²) e della differenza di massa tra il protone e il neutrone.

L'Unione internazionale di chimica pura e applicata (mwaqIUPAC), raccomanda di utilizzare il simbolo u per indicare l'unità di massa atomica unificata. Tuttavia, sia in biochimica sia in biologia molecolare è consuetudine utilizzare Da.cite-ref-8[8]

Specialmente in vecchie pubblicazioni è possibile trovare l'acronimo uma oppure amu, 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 mwbwquantità adimensionale.

mwcwmwda1 u ≈ 1/mwdqNmwdgA mwdwg = 1/(1000 mweaNmweqA) mwegkg mwew1 u ≈ mwfa1,66053906892×10−27 kg mwfq1 u ≈ mwfg931,4936148 MeV/c2, confrontabile con altre (vicine) unità di massa quali mwfwmwgaprotone: 938,27mwgq Mev/cmwgg2 mwgwnucleo d'idrogeno: 938,8mwha Mev/cmwhq2

Il chimico mwiaJohn 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 più leggero tra tutti gli atomi, ma si rivelò in seguito inadeguata perché questo elemento non consente confronti diretti. mwigFrancis William Aston, l'inventore dello spettrometro di massa, propose in seguito di utilizzare come campione 1/16 della massa di un atomo di mwiwossigeno-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 fu definita come 1/16 della mwjqmassa media di un atomo di ossigeno (tenendo quindi conto dell'abbondanza dei diversi isotopi di ossigeno presenti in natura). Questa ambiguità fu chiarita nel 1960 dall'Unione internazionale di chimica pura e applicata (IUPAC) introducendo l'attuale definizione di unità di massa atomica mwjgunificata.

La precedente definizione della mwkqmole, unità fondamentale del SI, accettata dalla mwkgCGPM nel 1971 è:

1. La mole (simbolo mol) è la quantità di sostanza di un sistema che contiene tante entità elementari quanti sono gli atomi in 0,012mwlq chilogrammi di carbonio-12.

2. Quando si usa la mole, le entità elementari devono essere specificate e possono essere atomi, molecole, ioni, elettroni e altre particelle o gruppi specifici di tali particelle.

Tuttavia, la prima parte di questa definizione è cambiata il 20 maggio 2019:

La mole, simbolo mol, è l'unità del SI della quantità di sostanza. Una mole contiene esattamente mwmg6,02214076×1023 entità elementari. Questo numero è pari al numero di Avogadro, mwmwNmwnaA, espresso nell'unità molmwnq−1.cite-ref-9[9]cite-ref-10[10]

Una conseguenza di questo cambio è che la relazione attualmente definita tra la massa dell'atomo mwpw12C, il dalton, il chilogrammo e il numero di Avogadro non sarà più valida. Deve cambiare una delle seguenti;

• La massa dell'atomo mwqg12C è esattamente 12 dalton.

• Il numero di dalton in un grammo è esattamente il valore del numero di Avogadro (ovvero, mwra1 g/Da = 1 mol ⋅ NA).

La formulazione della nona Brochure del SIcite-ref-brochure9-2019-3-1[3]cite-ref-sinote-11-0[N 1] implica che la prima affermazione rimane valida, il che significa che la seconda non è più vera. La costante di massa molare non è più esattamente uguale a 1 g/mol, sebbene questo valore sia ancora un'ottima approssimazione. Dato che l'unità di massa atomica unificata è un dodicesimo della massa di un atomo del carbonio-12, ovvero la massa di tale atomo è 12 u, segue che ci sono circa mwtgNmwtwA atomi di carbonio-12 in 0.012mwua kg di carbonio-12. Ciò si può esprimere matematicamente:

12mwuw Da × mwvaNmwvqA ≈ 0.012mwvg kg/mol, oppure

1mwwa Da × mwwqNmwwgA ≈ 0.001mwww kg/mol.

cite-note-sinote-11N 1. ↑ In una nota a pié di pagina nella Table 8 riguardante le unità non-SI, si afferma: mwzg mwzw mw0a(inglese) mw0g«The dalton (Da) and the unified atomic mass unit (u) are alternative names (and symbols) for the same unit, equal to 1/12 of the mass of a free carbon 12 atom, at rest and in its ground state.» mw0w(italiano) «Il dalton (Da) e l'unità di massa atomica unificata (u) sono nomi (e simboli) alternativi per la stessa unità, pari a 1/12 della massa di un atomo libero di carbonio-12, in quiete e nello stato fondamentale.»

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• mwau8(EN) AA. VV., Quantities, Units and Symbols in Physical Chemistry - the IUPAC Green Book, 3ª ed., Cambridge, RSC Publishing, 2007, ISBN 0-85404-433-7.

• mwavmElettronvolt

• mwavuNumero di massa

• mwavcMetrologia

• mwavs(EN) International Union of Pure and Applied Chemistry, su iupac.org.