Masse molaire

Masse molaire

Données clés

Unités SI	kg⋅mol−1
Autres unités	gramme par mole (g/mol)
Dimension	M·N −1
Nature	Grandeur scalaire intensive
Symbole usuel	$M$
Lien à d'autres grandeurs	$\rho _{i}$ = $c_{i}$ . $\mathrm {M} _{i}$

La masse molaire est la masse d'une mole d'une substance (un corps simple, un composé chimique). Elle permet de comprendre l'essence même des forces fondamentales constituantes de la matière. La masse molaire s'exprime en principe en kilogrammes par mole (kg/mol), mais plus couramment en grammes par mole (g/mol).

Si on note :

• $m$ : la masse de la substance en grammes (symbole : « g », selon le SI) ;
• $n$ : la quantité de la substance en moles (symbole : « mol », selon le SI) ;
• $M$ : la masse molaire de la substance en grammes par mole (symbole : « g/mol » ou « g·mol⁻¹ », selon le SI) ;

on obtient les relations équivalentes :

$M={\frac {m}{n}}$

et

$n={\frac {m}{M}}$

et

$nM=m$

Détermination

Cas des corps simples

Pour chaque élément chimique, la masse d'une mole d'atomes se trouve dans le tableau périodique des éléments. Il s'agit en fait de la masse molaire moyenne pour tous les isotopes d'un élément donné, selon la proportion de chaque isotope. La valeur de la masse molaire correspond également au nombre moyen de nucléons par atome de l'élément, à laquelle il faut soustraire l'énergie de liaison des nucléons à l'intérieur du noyau.

Exemple : une mole d'atomes de chlore ³⁵Cl a une masse de 35 g et une mole d'atomes de chlore ³⁷Cl a une masse de 37 g. Or, l'élément chlore existe à l'état naturel avec les proportions 75,77 %/24,23 % en ³⁵Cl/³⁷Cl. Sa masse molaire vaut donc 35,5 g·mol^-1 :

${\frac {75,77\times 35+24,23\times 37}{100}}=35,48$

à laquelle il faut encore soustraire une masse de 0,032 g correspondant à l'énergie de liaison pour retrouver la masse (35,453) donnée dans le tableau de l'élément.

La masse molaire d'un corps simple est simplement le produit du nombre d'atomes dans les molécules de ce corps par la masse molaire élémentaire. Exemple : le dioxygène O₂ a une masse molaire de 31,998 8 g·mol^-1, ce qui est la masse de l'oxygène multipliée par deux.

Cas des corps composés

Composés moléculaires

La masse molaire d'un composé moléculaire se calcule en additionnant les masses molaires de tous les éléments qui constituent ses molécules en les multipliant par les coefficients de la formule brute du composé.

Exemples :

On lit dans le tableau périodique des éléments :

• M_H = 1,0 g·mol^-1 ;
• M_C = 12,0 g·mol^-1 ;
• M_O = 16,0 g·mol^-1.

L'eau a pour formule brute H₂O, soit :

M_eau = 2M_H + M_O = 2×1 + 16 = 18 g·mol^-1.

Le glucose a pour formule brute C₆H₁₂O₆, soit :

M_glucose = 6M_C + 12M_H + 6M_O = 6×12,0 + 12×1,0 + 6×16,0 = 180,0 g·mol^-1.

La masse molaire est numériquement identique à la valeur moyenne^[Quoi ?] de la masse moléculaire qui est la masse d'une seule molécule exprimée en unités atomiques (u).

Solides ioniques

Comme pour les composés moléculaires, il faut d'abord connaître la formule brute du solide ionique. À nouveau, on additionne toutes les masses molaires pour tous les éléments du solide en tenant compte des proportions de chaque élément, et en ajoutant les molécules d'eau dans le cas des solides hydratés.

Exemple :

Sulfate de cuivre(II) pentahydraté CuSO₄•5H₂O :

M = M(Cu) + M(S) + 4M(O) + 5[2M(H) + M(O)] = 63,5 + 32,1 + 4×16 + 5(2 + 16) = 249,6 g·mol^-1.

Voir aussi

Articles connexes

• Mole
• Masse atomique
• Masse moléculaire
• Poids équivalent
• Volume molaire

Synoptique des grandeurs de masse moléculaire

Grandeur	Définition	Unité	Remarque
Nombre de masse	Le nombre de nucléons d'un atome.	Entier sans dimension.	La différence entre le nombre de masse et la masse moléculaire de l'atome vient des inégalités dans l'énergie de liaison nucléaire, et est typiquement inférieure au pourcent.
Masse atomique	La masse d'un atome ou d'une molécule.	(kilogramme) uma	Exprimée en unité de masse atomique, la mesure de la masse atomique est égale à celle de la masse moléculaire.
Masse moléculaire	Rapport entre la masse atomique d'une molécule de ce corps et l'unité de masse atomique.	Nombre sans dimension.	Pour un isotope donné, la masse moléculaire est peu différente de son nombre de masse.
Masse molaire	La masse d'une mole d'une molécule (ou d'un atome).	(kg/mol) g/mol	Exprimée en gramme par mole, la mesure de la masse molaire est égale à la masse moléculaire.
Unité de masse atomique (uma)	Le douzième de la masse d'un atome de carbone 12.	(kilogramme)	Elle vaut 1,66 × 10−27 kg, sensiblement la masse d'un proton (1,672 × 10−27 kg) ou d'un neutron (1,675 × 10−27 kg), la différence correspond à l'énergie de liaison nucléaire du carbone.
Mole (mol)	Quantité de matière d'un système contenant autant d'entités élémentaires qu'il y a d'atomes dans 12 grammes de carbone 12.	mole (mol)	Le nombre d'entités est le nombre d'Avogadro, 6,022 × 1023 mol−1.