Il numero di massa A non deve essere confuso con la massa effettiva di un elemento, in quanto, come abbiamo visto, ogni elemento è costituito da miscele di isotopi e quindi la sua è la massa media degli isotopi che lo compongono. Per indicare le masse degli atomi (o dei composti chimici) sarebbe scomodo usare l'unità di misura ordinaria della massa, il kg o il g. Per questo motivo si utilizza una unità di misura relativa, prendendo come riferimento la massa del 12C.
Il dalton o unità di massa atomica (uma o u) viene definito come 1/12 (un dodicesimo) della massa del C-12 ed è pari a 1,6605.10-24 g.
Si definisce peso atomico (o molecolare) relativo il rapporto tra la massa di un atomo (o di una molecola) e 1/12 della massa del Carbonio-12. Il peso risulta quindi essere "relativo" alla massa del C-12, presa arbitrariamente e convenzionalmente come unità di misura.
Così quando affermiamo che l'Ossigeno ha un peso atomico relativo di 16 dalton (o uma o u) ciò significa che esso pesa 16 volte più di 1/12 del C-12.
Il termine "peso" andrebbe più correttamente sostituito con il termine "massa", ma è ormai entrato nell'usuale terminologia chimica.
I pesi atomici relativi sono tabulati nella tabella periodica. Per calcolare i pesi molecolari relativi è sufficiente sommare i pesi atomici relativi di tutti gli atomi presenti in una molecola.
Ad esempio sapendo che l'Ossigeno pesa 16 u e l'Idrogeno 1 u, una molecola d'acqua H2O peserà 18 u (1 + 1 + 16), mentre una molecola di anidride carbonica CO2 peserà 44 u (12 + 16 + 16).
Un’altra unità di misura, usata per esprimere quantità macroscopiche di materia, è la mole.
1 mole di una sostanza è pari al suo peso relativo espresso in grammi.
Così una mole di ossigeno gassoso O2 è pari a 32 g di ossigeno (il peso relativo è 16 + 16 = 32 u). 1 mole di acqua è pari a 18 g di acqua, 1 mole di anidride cabonica è pari a 44 g di anidride carbonica.
Una mole di una qualsiasi sostanza ha la proprietà notevole di contenere sempre lo stesso numero di particelle, detto numero di Avogadro, pari a 6,022.1023. Così 32 g di ossigeno e 44 g di anidride carbonica contengono sempre un numero di Avogadro di molecole.
Tale proprietà è fondamentale nelle reazioni chimiche. Prendiamo ad esempio la reazione di sintesi dell'acqua dai suoi elementi
2H2 + O2 ð 2H2O
I coefficienti stechiometrici mi informano che l'idrogeno e l'ossigeno reagiscono nel rapporto numerico (molecolare) di 2:1. In altre parole, per ogni due molecole di idrogeno che reagiscono con una molecola di ossigeno si ottengono due molecole di acqua.
Ma potremo anche affermare che due moli di idrogeno (4 g) reagiscono con una mole di ossigeno (32 g) per dare 2 moli di acqua (36 g). E ciò perchè 2 moli di idrogeno contengono estattamente il doppio di molecole di 1 mole di ossigeno e quindi utilizzando le moli il rapporto molecolare di 2:1 viene comunque rispettato.
Il vantaggio sta nel fatto che ora possiamo misurare e far reagire quantità macroscopiche e facilmente misurabili di materia (4 g di idrogeno e 32 g di ossigeno).