Rodrigo Ricardo

Unidad de masa atómica (AMU): definición, estándar y conversión

Publicado el 16 septiembre, 2020

¿Qué es un átomo?

¿Cuánto pesas? No es necesario que responda en voz alta, pero cualquiera que sea la respuesta, estoy seguro de que la cantidad se expresó en libras o kilogramos. ¿De qué estás hecho? Puede responder a órganos, sangre o huesos. Sin embargo, la respuesta más simple son los átomos y las moléculas. Un átomo es el componente más pequeño de un elemento químico que tiene todas las propiedades de un elemento. Los átomos comprenden cada pieza de materia. Desde su sofá hasta el sándwich que comió ayer, los átomos en múltiples combinaciones o moléculas están a nuestro alrededor. Pero, ¿cómo se expresa la masa de un átomo? En esta lección, aprenderemos más sobre las unidades de masa atómica.

Unidad de masa atómica (AMU)

La tabla periódica de elementos contiene todos los átomos conocidos por la humanidad. Cada átomo único tiene un número atómico y una masa atómica únicos. El número atómico es el número de protones en el núcleo del átomo, mientras que la masa atómica es la masa del átomo, que es la suma del número de protones y neutrones. La masa atómica de un elemento se expresa en unidades de masa atómica. Las unidades de masa atómica se describen como una unidad de medida para átomos y moléculas, al igual que la masa de una persona se puede expresar en libras o kilogramos. El hidrógeno, por ejemplo, es el primer elemento de la tabla periódica y tiene un número atómico de 1 y una masa atómica de 1.00794 amu, o unidades de masa atómica.

Estándar AMU

Según la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC), 1 unidad de masa atómica se define como 1/12 de la masa de carbono-12. Por tanto, el carbono-12 tiene una masa de 12 uma. El carbono 12 es el isótopo de carbono más abundante. Un isótopo son dos o más elementos con el mismo número de protones (número atómico) pero diferente número de neutrones. Por ejemplo, el carbono-12 tiene 6 protones, 6 electrones y 6 neutrones y abarca más del 98% del carbono que se encuentra en la naturaleza. Por otro lado, el carbono 13 tiene 6 protones, 6 electrones y 7 neutrones; y el carbono 14 tiene 6 protones, 6 electrones y 8 neutrones.

¿Por qué el carbono es el estándar? ¡Buena pregunta! El carbono se combina comúnmente con otros elementos; además, el isótopo carbono-12 es muy abundante en la naturaleza. Después de muchos años de discusiones, químicos y físicos acordaron que el carbono-12 sería la mejor unidad de medida para masas atómicas. Los estándares anteriores incluían hidrógeno y oxígeno; sin embargo, los científicos tuvieron dificultades para utilizar estos elementos como estándares debido a la distribución de sus isótopos.

Conversión de unidades

Si los átomos se pesan en unidades de masa atómica, ¿cómo pasamos de las unidades de masa atómica a una medida más común como kilogramos? ¡Conversión! Según la Royal Society of Chemistry, una unidad de masa atómica equivale a 1,66 x 10 ^ -27 kg. ¿De dónde vino este número? Si bien la historia de las masas atómicas es bastante complicada, el factor de conversión de unidades de masa atómica a kilogramos está relacionado con el mol y la constante de Avogadro.

El mol es una unidad base que describe la cantidad de una sustancia. Puedes tener un lunar de cualquier cosa: átomos, pelotas de béisbol e incluso zanahorias. Según el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST), el mol es “la cantidad de sustancia de un sistema que contiene tantas entidades elementales como átomos hay en 0,012 kilogramos de carbono-12”. El número de átomos o moléculas en un mol de sustancia se conoce como constante de Avogadro (Na o L) . La constante de Avogadro, Na, es un número definido experimentalmente de 6.022 * 10 ^ 23 entidades por mol (recuerde que las entidades pueden ser átomos, pelotas de béisbol o zanahorias).

Lo crea o no, matemáticamente, los moles y la constante de Avogadro nos devuelven a las unidades de masa atómica.

Una unidad de masa atómica es 1/12 de la masa del carbono-12, por lo tanto, la masa del carbono-12 es 12 uma. En consecuencia, un mol de carbono-12 tiene la cantidad constante de átomos (Na) de Avogadro en 0,012 kg de carbono-12. Matemáticamente, esto se expresa por:

(6.022 * 10 ^ 23 / mol) * 12 amu = 0.012 (kg / mol)

Dividiendo ambos lados de la ecuación por 12 nos queda:

(6.022 * 10 ^ 23 / mol) (1 amu) = 0.001 kg / mol

Dividiendo ambos lados por la constante de Avogadro, encontramos que 1 uma es igual a 1,66 * 10 ^ -27 kg.

Esto significa que las unidades de masa atómica se pueden convertir fácilmente a kilogramos o gramos. Por ejemplo, el carbono-12 tiene una masa de 12 uma. Al multiplicar 12 amu por 1.66 x 10 ^ -27 kg / amu, encontramos que la masa de carbono-12 en kilogramos es 1.99 * 10 ^ -26 kg. Esta conversión se puede utilizar para convertir átomos y moléculas de unidades de masa atómica a gramos y kilogramos.

Resumen de la lección

En esta lección, hemos aprendido que la masa de átomos y moléculas se expresa en unidades de masa atómica. Las unidades de masa atómica (amus) se describen como 1/12 de la masa del carbono-12. Por tanto, el carbono-12 se identifica como el estándar de masa atómica. Finalmente, la masa de átomos y moléculas se puede convertir de unidades de masa atómica a kilogramos mediante la conversión de unidades que establece:

1 uma = 1,66 * 10 ^ -27 kg

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