Massa Atômica

O que é Massa Atômica?

Sim, massa atômica é a massa de um átomo. Mas ela é medida em uma unidade diferente das unidades de massa que conhecemos (Como grama, libra etc...).

A massa atômica (de um átomo) é medida na unidade de massa atômica (u) ou (u.m.a.).

Obs.: 1 u é equivalente (1/12) da massa do átomo de carbono 12 (isótopo do carbono mais abundante na Terra).
Fonte: www.vestibulandoweb.com.br/
Desta forma podemos falar em massa atômica relativa. Porque a massa de um elemento químico é definida em função de outra massa (1/12 do Carbono 12), ou seja, é relativa.

Definição

Agora podemos fazer uma definição mais formal de massa atômica:
A massa atômica de um elemento químico é a média das massas atômicas dos isótopos desse elemento químico, ponderada pela ocorrência dos variados isótopos.
Mas por que pegar 1 doze avos do carbono? Por que não usar o hidrogênio?

Tem duas respostas para essa pergunta:

1) Porque foi definido assim e ponto final. (Resposta do ensino médio)

2) Porque a massa do hidrogênio-1 não é típica. De fato a massa do hidrogênio é significativamente maior que a massa de 1/12 do carbono. E traria dificuldades práticas.

A explicação da resposta dois vai longe, por isso deixo este texto para caso você queria se aprofundar.

Unidades

Além da unidade "u" (Relativa), a massa do átomo também pode ser representada por g (gramas - Absoluta).

Neste caso é conveniente a unidade g/mol pois associa a quantidade de átomos (mol)

Vale lembrar que um mol equivale a 6,02 X 10²³ átomos.

Massa na Tabela Periódica

Definido o que é massa atômica de um elemento químico, vou mostrar onde achar a massa atômica na tabela periódica:
Veja no exemplo acima que a massa atômica é o número de maior valor dentro do quadrado do elemento químico (Retângulo vermelho para indicar a massa do Cálcio).

No caso do Cálcio podemos dizer que 1 mol de cálcio tem 40g, 40g/mol ou 6,02 X 10²³ átomos de Cálcio.

Mas por que a tabela dá um número quebrado? Bom aí que entra o cálculo da massa atômica dos isótopos...

Cálculo da Massa Atômica

Você já deve ter ouvido falar dos isótopos certo? É importante você entender que átomos podem ter diferentes massas atômicas (Isótopos).

Graças a eles não temos uma massa atômica "redonda" e temos exercícios rsrs.

O exercício clássico pede "Calcule a massa atômica de um elemento X"

O cálculo é feito através de uma média ponderada. Isso mesmo! Similar a forma que sua nota final é calculada pela média ponderada das suas notas nos bimestres.

Fórmula

O cálculo funciona da seguinte forma:
  1. Multiplicamos o número de massa de cada isótopo pela sua ocorrência na natureza (porcentagem).
  2. Somamos os resultados parciais do primeiro passo.
  3. Dividimos a soma por 100.

Exemplo 1

Vou citar o exemplo fictício do site todamateria.com.br:

Temos dois isótopos de um elemento químico qualquer: ²²X ³⁶X. As massas deles são 22u e 36u.

Vamos supor que a ocorrência desses isótopos na natureza é de 40% e 60% respectivamente.

A partir dessas informações já é possível calcular a massa atômica:

Exemplo 2

Considere os três isótopos do neônio na tabela abaixo:
Fonte: alunosonline.uol.com.br
Com base na massa atômica relativa da tabela acima, calcule a massa atômica do neônio:

(20,00 . 90,92) + (21,00 . 0,26) + (22,00 . 8,82)
100

Massa do neônio = 20,179 u

Importante: Não importa quantos isótopos o elemento tenha, basta que você saiba a sua proporção na natureza. Para fins de cálculo basta continuar adicionando o produto de sua ocorrência com sua massa.

Atenção: A soma da ocorrência precisa ser, necessariamente, igual a 100%! Exemplo 1 (40 + 60 = 100%) e Exemplo 2 ( 90,92 + 0,26 + 8,82 = 100%)

Massa Atômica e Massa Molar

Massa molar é a massa de 1 mol do átomo ou molécula. A unidade é g/mol e pode ser lida diretamente da tabela periódica para o caso de átomos.

A massa atômica e a massa molar tem o mesmo valor absoluto. A diferença fica por conta da unidade.

Calculando a massa de um átomo

Também podemos usar a massa molar para calcular a massa de um átomo individualmente.

Se 1 mol possui 6,02 X 10²³ átomos (constante de Avogadro), basta dividirmos a massa molar da substância pela número de Avogadro.

Exemplo: Prata (Ag)

A Prata tem massa atômica de aproximadamente 107,9 u ou 107,9 g/mol.

1 mol do elemento prata possui 6,02 X 10²³ átomos de prata. Logo:

Dividindo 107,9g por 6,02 X 10²³ átomos temos 1,79 X 10⁻²² g.

Em outras palavras, 1,79 X 10⁻²² g é o peso de UM átomo de prata. 

Outra forma de calcular a massa de um átomo é multiplicar a sua massa relativa pelo valor de "u" em g (gramas). 1 u é igual a 1,66054 . 10⁻²⁴ g.

Massa Atômica e Massa Molecular

A massa molecular é a soma das massas atômicas dos elementos químicos que compõem a molécula. Em outras palavras, apenas moléculas possuem massa molecular.

Exemplo

A molécula de água é formada por dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio (H₂O), certo?

E a massa atômica do Hidrogênio é 1 e a do Oxigênio é 16 u. 

Dessa forma, a massa molecular da água é a soma dessas massas atômicas da seguinte forma:

H₂O = (H . 2) + (O . 1)
H₂O = (1 u . 2) + (16 u . 1)
H₂O = 18 u

Resumo

Massa atômica é a massa do átomo ou de um grupo de átomos (mol). Ela é medida na unidade "u", "g" ou "g/mol".

1 u é equivalente (1/12) da massa do átomo de carbono 12. Por isso dizemos que a massa atômica é relativa.

O valor da massa atômica pode ser obtida diretamente da tabela periódica ou pode ser calculada, caso tenhamos a sua porcentagem de ocorrência na natureza.

Exercícios

Obs.: O Gabarito está mais abaixo.

1 - (FGV) O cloro é encontrado na natureza em duas formas isotópicas de 35 e 37 unidades de
massa atômica. Dado que a massa atômica média do cloro é de 35,45 uma, qual a percentagem
dos dois isótopos na natureza?

a) 86,7 % ³⁵Cl + 13,3% ³⁷Cl
b) 66,7 % ³⁵Cl + 33,3% ³⁷Cl
c) 80,0 % ³⁵Cl + 20,0% ³⁷Cl
d) 72,2 % ³⁵Cl + 27,8% ³⁷Cl
e) 77,5 % ³⁵Cl + 22,5% ³⁷Cl

2 - (UFSCAR) O elemento magnésio, número atômico 12, ocorre na natureza como uma mistura
de três isótopos. As massas atômicas destes isótopos, expressas em unidades de massa atômica
(u), e suas respectivas abundâncias num dado lote do elemento, são fornecidos na tabela a seguir
Clique para aumentar
A massa atômica para este lote de magnésio, expressa em u, é igual a:

a) 23,98504, exatamente.
b) 24,98584, exatamente.
c) 25,98259, exatamente.
d) um valor compreendido entre 23,98504 e 24,98584.
e) um valor compreendido entre 24,98584 e 25,98259.

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Gabarito

1 - E
2 - E

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