Masse molaire

Masse molaire

La masse molaire est la masse d'une mole d'une substance (un corps simple, un composé chimique). Elle s'exprime en grammes par mole (g·mol−1 ou g/mol).

Cette relation se traduit par :

n = \frac{m}{M}

avec :

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

Sommaire

Détermination des masses molaires

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. Une mole d'atomes de chlore 37Cl a une masse de 37 g auxquelles il faut soustraire la masse correspondant à l'énergie de liaison des nucléons. 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 on doit 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 31,9988 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 partie en les multipliant par les coefficients de la formule brute de ce composé.

Exemples 
On lit dans le tableau périodique des éléments :
  • MH = 1,0 g⋅mol−1 ;
  • MC = 12,0 g⋅mol−1 ;
  • MO = 18,0 g⋅mol−1.
L'eau a pour formule brute H2O, soit
Meau = 2⋅MH + MO = 2×1 + 16 = 18 g⋅mol-1.
Le glucose a pour formule (C6H12O6), on trouve d'après les informations ci-dessous :
Mglucose = 6×MC + 12×MH + 6×MO = 6×12,0 + 12×1,0 + 6×16,0 = 180,0 g⋅mol−1.

La masse molaire est numériquement identique à la valeur moyenne de la masse moléculaire qui est la masse d'une seule molécule et est exprimée en unité atomique (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) + 4 M(O) + 5 x[2 M(H) + M(O)] = 63,5 + 32,1 + 4 x 16 + 5 (2 + 16) = 249,6 g⋅mol-1

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