Unitati de masura

Unitati de masura

Observatia stiintifica cantitativa are drept rezultat un numar si o unitate de masura, ambele componente ale valorii masurabile conferind semnificatie determinarii.

Sistemul International de unitati (SI) contine sase unitati fundamentale (tabelul 1.1.), doua unitati suplimentare, radianul (rad) si steradianul (sr), precum si un mare numar de unitati derivate. Multiplii si submultiplii zecimali ai unitatilor de masura se denumesc cu ajutorul unor prefixe.

Tabelul nr. 1.1. - Unitati de baza in Sistemul International

Marimi fizice importante pentru chimie sunt volumul, masa, temperatura, timpul, cantitatea de substanta etc.

Volumul reprezinta spatiul pe care il ocupa o substanta sau un obiect oarecare. Unitatea de masura este m³, unitate derivata din unitatea de lungime, (1dm³=1l; 1cm³=1ml). Unitatea utilizata in laborator este mililitrul (ml).

Masa unui obiect nu este influentata de campul gravitational si reprezinta cantitatea de materie pe care o contine acesta, indiferent de locul unde se considera determinarea (pe pamant, pe luna etc.). Greutatea unui obiect este raspunsul masei la gravitatie si variaza in raport cu taria campului gravitational. Daca taria campului gravitational se considera relativ constanta, masa se poate considera egala cu greutatea. In sistemul international, unitatea pentru masa este kilogramul (kg).

Densitatea unei substante este raportul dintre masa si volum, doua caracteristici care depind de cantitatea de substanta studiata. Unitatea de masura a densitatii este raportul unitatilor de masura ale masei si volumului (g/cm³ sau g/ml). Greutatea specifica este raportul dintre densitatea substantei studiate si densitatea unei substante de referinta (in mod obisnuit apa la temperatura de 4^oC a carei densitate este egala cu unitatea). Greutatea specifica este un numar fara unitate de masura.

Temperatura caracterizeaza starea de incalzire a unui sistem fizic. Valoarea sa depinde de scara termometrica in care este exprimata (Dima, et al., 1972). In Sistemul International, temperatura se masoara in grade Kelvin, dar este destul de frecventa si exprimarea temperaturii in grade Celsius (^oC) sau grade Fahrenheit (^oF).

Pentru timp, unitatea din Sistemul International este secunda (s) dar, se mai folosesc si unitati cum ar fi minutul, ora, ziua sau anul (nu se foloseste luna, din cauza marimii variabile).

Masa atomica este un numar ce reprezinta de cate ori masa unui atom este mai mare decat unitatea de masa atomica, considerata initial, de catre Dalton, a fi masa atomului de hidrogen. Mai tarziu, Aston, a utilizat drept unitate de masa atomica a 16-a parte din masa atomului de oxigen. Prin conventie internationala unitatea de masa atomica a fost definita ca fiind a 12-a parte din masa izotopului ¹²C. Aceasta unitate de masura nu este inclusa in Sistemul International, dar este acceptata in acest sistem sub denumirea de unitate unificata de masa atomica si se desemneaza cu simbolul "u". In general, masele atomice se scriu fara unitate de masura. In biochimie si biologia moleculara, cu precadere in cazul proteinelor, se utilizeaza unitatea numita Dalton (1u=1Da=1/N_A[g]=1/1000xN_A[kg]=1,660539x10^-27[kg], unde N_A reprezinta numarul lui Avogadro)

Atomii sunt alcatuiti din protoni, neutroni si electroni. Masele atomilor reprezinta, cu aproximatie, suma maselor protonilor si neutronilor. Pentru un element oarecare, toti atomii constitutivi au acelasi numar de protoni. Numarul de neutroni este variabil, fapt ce explica aparitia izotopilor. In natura exista elemente compuse din atomi de acelasi fel (monoizotopice - Na, P, Al etc.), dar cele mai multe exista sub forma de amestecuri de izotopi. La stabilirea masei atomice a unui element, se tine seama atat de numarul de izotopi stabili, cat si de raportul intre acestia. Masa atomica a unui element reprezinta o valoare medie a maselor izotopilor stabili ai elementului respectiv, motiv pentru care masele atomice nu au intotdeauna valori reprezentate prin numere intregi [spre exemplu, clorul are masa atomica 35,45u, deoarece este compus din 76%,Cl-35 (34,96u.a.m.) si 24% Cl-37 (36,97u.a.m.)].

Atomul gram reprezinta cantitatea in grame dintr-un element egala numeric cu masa atomica a acestuia.

Atomii, avand existenta fizica definita, au masa proprie numita masa atomica absoluta. Valoarea masei atomice absolute se stabileste raportand valoarea atomului gram la numarul de atomi dintr-un atom gram, care este numarul lui Avogadro (6,023x10²³). Datorita valorii lor extrem de mici, masele atomice absolute nu pot fi utilizate in practica. Aceeasi situatie este si in cazul atomilor si moleculelor.

Masa moleculara reprezinta suma maselor atomice relative ale atomilor ce alcatuiesc molecula unei substante. Ca si masa atomica, este o marime relativa, adimensionala.

Molecula gram (mol) reprezinta cantitatea de substanta simpla sau compusa, exprimata in grame, egala numeric cu masa moleculara. S-a determinat ca un mol din orice substanta contine 6,023x10²³ particule. Notiunea de mol se refera si la alte tipuri de particule: mol atomic - echivalent cu atomul gram; mol molecular - echivalent cu molecula gram; mol ionic - echivalent cu ionul gram; mol electronic - echivalent cu electronul gram.

Ca si masa atomica absoluta, masa moleculara absoluta are valori extrem de mici si se determina prin impartirea moleculei gram la numarul lui Avogadro.