La massa atomica è la massa di un singolo atomo espressa tenendo conto di un campione di riferimento, in un certo senso come se fosse la sua unità di misura.
L’atomo viene definito come la parte più piccola di un elemento chimico e che non si può scomporre in parti più piccole senza che l’elemento perda le sue caratteristiche chimiche. Dato che gli atomi sono piccolissimi, è impossibile pesarli su qualsiasi tipo di bilancia. Allora come si fa a conoscerne la massa?
Il punto di partenza si deve a ciò che scoprì il fisico italiano Amedeo Avogadro (1776 – 1856). Lui dimostrò che facendo reagire 2 litri, o volumi, di idrogeno con un solo litro di ossigeno si formano 2 litri di acqua. Questo significa che l’acqua è il risultato della combinazione tra due molecole di idrogeno e una di ossigeno (H2O). Avogadro fu il primo a scoprire che un elemento chimico, come l’idrogeno, possa essere formato non da un solo atomo ma anche da più atomi dello stesso tipo (per esempio, l’ossigeno che respiriamo è presente in molecole biatomiche O2). Fino ad allora, gli scienziati pensavano che atomi uguali non potessero unirsi tra loro.
Da questa dimostrazione, venne stabilita anche la legge di Avogadro, secondo cui volumi uguali di gas diversi contengono lo stesso numero di molecole. L’ipotesi di Avogadro venne accetta dagli altri scienziati soltanto nel 1860, quattro anni dopo la sua morte.
A quel punto, si cominciò ad avere un’idea di come misurare la massa degli atomi. Dato che a volumi uguali di gas diversi, corrispondono lo stesso numero di molecole, il rapporto tra la massa dei due volumi di gas rimane costante. Basta quindi prendere come campione di riferimento l’atomo più piccolo e stabilire la massa degli altri atomi in rapporto con quello di riferimento. Ad esempio, il rapporto tra la massa di ossigeno e quella di idrogeno dello stesso volume è 16.
Dato che le due molecole sono formate da due atomi, anche il rapporto tra la massa di un singolo atomo di ossigeno e quella di idrogeno sarà uguale a 16. Assegnando come campione di riferimento l’atomo di idrogeno e assegnando alla sua massa il valore 1, la massa dell’atomo di ossigeno sarà 16.
Nel 1961 il Sistema Internazionale adottò come campione di riferimento per la massa atomica (simbolo MA) un isotopo del carbonio, l’atomo carbonio-12. La dodicesima parte della sua massa è stata stabilita come nuova unità di misura dal simbolo u e chiamata unità di massa atomica o anche dalton. Pertanto, la massa dell’isotopo carbonio-12 è uguale a 12 u. I valori delle masse atomiche degli elementi possono essere consultati nella tavola periodica.