Qual è la massa molare dell'alluminio? Come si confronta con altri elementi?

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Immagina un mondo senza alluminio. Questo metallo, il più abbondante sul pianeta, costituisce oltre l'8% della crosta terrestre. Utilizziamo l'alluminio, noto anche come alluminio nel Regno Unito, per realizzare innumerevoli prodotti. Questi includono fogli di alluminio, lattine e altri contenitori, computer e altri dispositivi elettronici, edifici, aeroplani, frigoriferi e condizionatori d'aria, apparecchiature mediche, parti di automobili e molto altro ancora. Eppure l’alluminio, come lo riconosciamo come metallo, non si trova in natura. L'alluminio forma invece composti come gli ossidi, dai quali bisogna estrarre il metallo utile impiegando notevole energia.

©HT Ganzo/iStock tramite Getty Images

In questo articolo scoprirai la massa molare dell'alluminio, simbolo Al. Esploreremo cosa significa e perché è importante. Ogni sostanza pura, cioè ogni elemento e ogni composto, ha una massa molare. La massa molare della sostanza influenza le sue proprietà fisiche e chimiche. La massa molare di una sostanza è semplicemente la massa, in grammi, di una mole di quella sostanza.

Una mole, in chimica, è una quantità specifica di particelle. Queste particelle possono essere atomi o molecole. Il numero di particelle in una mole è costante, il che significa che è sempre lo stesso. Il numero esatto di particelle in ciascuna mole di una sostanza è di circa 6.022 × 1023 unità, noto anche come numero di Avogadro o costante di Avogadro. Questa costante prende il nome da uno scienziato italiano, Amadeo Avogadro, che per primo descrisse il numero e il suo significato. Il numero di Avogadro è essenziale per comprendere la chimica e come funziona il mondo.

La massa molare dell'alluminio è di circa 26,98 grammi per mole. Questo valore deriva dal peso atomico dell'elemento come mostrato nella tavola periodica. Una mole di atomi di alluminio, o 6.022 × 1023 atomi di alluminio, ha una massa di circa 26,98 grammi. Per capirlo meglio confrontiamo l'alluminio con il più piccolo elemento conosciuto, l'idrogeno. Una mole di atomi di idrogeno ha una massa molare di circa un grammo.

L'idrogeno è il primo elemento della tavola periodica. Ogni atomo di idrogeno ha un solo protone e nessun neutrone. Anche l’idrogeno ha un elettrone, ma gli elettroni minuscoli hanno una massa trascurabile. Il singolo protone, invece, ha una massa pari a circa un'unità di massa atomica. Una mole di atomi di idrogeno ha una massa di 1,00784 grammi per mole, che per la maggior parte degli scopi può essere arrotondata a 1 grammo per mole.

L'alluminio è il 13° elemento della tavola periodica. Ha un numero atomico 13, con esattamente 13 protoni. Praticamente tutti gli atomi di alluminio in natura si presentano come isotopo stabile 27Al e hanno 14 neutroni. Una piccola percentuale si presenta come isotopo radioattivo, 26Al, che ha 13 neutroni. Poiché sia ​​i protoni che i neutroni hanno approssimativamente la stessa massa e gli elettroni hanno una massa trascurabile, possiamo aspettarci che la massa molare del 27Al, con 13 protoni e 14 neutroni, sia di circa 27 grammi per mole. La massa calcolata di una mole di atomi di alluminio è leggermente inferiore, pari a circa 26,98 grammi per mole, perché la piccola percentuale di atomi di 26Al presenti in natura distorce la massa molare leggermente più in basso.

La maggior parte degli elementi della tavola periodica esistono in più di una forma conosciuta. Alcune di queste forme si trovano in natura, mentre altre possono essere prodotte in laboratorio. Queste diverse forme di ciascun elemento, chiamate isotopi, hanno lo stesso numero di protoni. Tuttavia, ciascun isotopo ha un numero diverso di neutroni. L'alluminio ha 22 isotopi conosciuti, con un minimo di nove neutroni e un massimo di 30. La maggior parte di questi sono instabili, di breve durata e non si trovano in natura. In natura esistono solo il 27Al, con 14 neutroni, e il 26Al, con 13 neutroni. E l’isotopo stabile 27Al comprende quasi il 100% degli atomi di alluminio presenti in natura.

Per determinare la massa molare di un elemento, è necessario calcolare una media di tutti i diversi isotopi presenti in natura di quell'elemento. Ma quella media deve anche tenere conto della percentuale di atomi presenti in natura rappresentata da ciascun isotopo. Per l’alluminio, il 27Al rappresenta molto più del 26Al, con il 26Al che rappresenta meno dell’1% dell’elemento presente in natura.