Masse molaire en chimie

Masse molaire en chimie

La masse molaire est une propriété physique utilisée pour décrire la masse moyenne d'un atome ou d'une molécule d'une substance en unités de grammes par mole (g/mol) et est représentée par la lettre « M ».

En d’autres termes, la masse molaire indique combien de grammes d’une substance contient une mole de cette substance. La taupe est une unité de quantité de substance dans le Système international d'unités (SI).

Unités de mesure

Dans le Système international d'unités (SI), l'unité de mesure de la masse molaire est le kilogramme par mole (kg/mol). Cependant, lorsque la masse molaire est exprimée en g/mol, sa valeur numérique est la même que celle du poids moléculaire relatif. Pour cette raison, historiquement, le poids molaire est généralement exprimé en grammes par mole (g/mol).

La masse molaire dans les formules est généralement indiquée par une lettre majuscule M.

Des comparaisons et des mesures directes des masses d'atomes et de molécules sont effectuées à l'aide de méthodes de spectrométrie de masse.

Calcul de la masse molaire

Le calcul de la masse molaire d'un composé se fait en additionnant les masses de tous les atomes d'une molécule en utilisant les masses atomiques relatives.

Les masses atomiques relatives sont des nombres qui représentent la masse d'un atome par rapport à la masse de l'atome de carbone 12, qui est définie comme 12 unités de masse atomique (amu).

Par exemple, la masse atomique relative de l’hydrogène est d’environ 1 uma, tandis que la masse atomique relative de l’oxygène est d’environ 16 uma.

Molécules complexes

Masse molaire : définition, calcul, utilisation et applicationsPour calculer le nombre de masses molaires de molécules complexes, il peut être déterminé en additionnant les masses molaires de leurs éléments constitutifs. Par exemple, la masse molaire de l'eau H 2 O est

M(H 2 O) = 2 M(H) + M(O) = 2,1 g/mol + 16 g/mol = 18,1 g/mol

Comment calculer la masse molaire étape par étape ?

Le calcul de la masse molaire d’une substance chimique peut être effectué en suivant ces étapes :

  1. Identifiez la formule chimique du composé chimique.

  2. Déterminez combien d’atomes de chaque élément il y a dans la formule chimique.

  3. Multipliez le nombre d'atomes de chaque élément par sa masse atomique relative.

  4. Additionnez les masses de tous les atomes de la formule pour obtenir la masse molaire.

Exemple pratique

Regardons un exemple concret pour calculer la masse molaire de l'eau (H₂O) :

  • La formule chimique de l’eau est H₂O, ce qui signifie qu’elle contient deux atomes d’hydrogène (H) et un atome d’oxygène (O).

  • La masse atomique relative de l'hydrogène est d'environ 1 amu et celle de l'oxygène est d'environ 16 amu.

  • Pour calculer la masse molaire de l'eau, on additionne les masses des atomes : (2 * 1 amu) + (1 * 16 amu) = 2 amu + 16 amu = 18 amu.

La masse molaire de l’eau est donc de 18 g/mol.

Exemples

Vous trouverez ci-dessous un tableau avec des exemples de quelques masses molaires de différentes substances :

substance

Formule chimique

Masse molaire (g/mol)

Description

Hydrogène

H₂

2

L'hydrogène est l'élément le plus léger, avec une masse molaire de 2 g/mol.

Oxygène

O₂

32

L'oxygène est essentiel à la respiration et a une masse molaire de 32 g/mol.

Dioxyde de carbone

CO₂

44

Le CO₂ est un gaz à effet de serre d'une masse molaire de 44 g/mol.

Ammoniac

NH₃

17

L'ammoniac est utilisé dans l'industrie chimique et a une masse molaire de 17 g/mol.

Méthane

CH₄

16

Le méthane est le principal composant du gaz naturel et a une masse molaire de 16 g/mol.

Acide sulfurique

H₂SO₄

98

L'acide sulfurique est un acide fort largement utilisé avec une masse molaire de 98 g/mol.

Glucose

C₆H₁₂O₆

180

Le glucose est un sucre présent dans les aliments et possède une masse molaire de 180 g/mol.

Chlorure de sodium (sel de table)

NaCl

58,5

Le chlorure de sodium est un sel de table courant et a une masse molaire de 58,5 g/mol.

Uranium

OU

238.03

L'uranium est un élément utilisé comme combustible dans les réacteurs nucléaires.

Plutonium

Pu

244

Le plutonium est un élément utilisé dans les armes nucléaires et les réacteurs nucléaires.

Eau lourde

D₂O

20.03

L'eau lourde contient du deutérium au lieu de l'hydrogène et est utilisée dans les réacteurs nucléaires.

Uranium enrichi

U-235

Cela varie

L'uranium enrichi contient une proportion plus élevée d'U-235 et est essentiel à la fission nucléaire.

A quoi sert la masse molaire ?

La masse molaire est une propriété fondamentale qui a plusieurs implications et applications en chimie et dans d’autres disciplines scientifiques.

Certaines de ses applications les plus notables incluent :

  • Conversion entre moles et grammes : utilisée pour convertir entre la quantité de substance en moles et la masse en grammes d'une substance.

  • Détermination de la composition des substances.

  • Calcul des réactions chimiques : Il est essentiel pour calculer les quantités de réactifs et de produits dans une réaction chimique, permettant la stœchiométrie et la planification des expériences.

  • Identification de substances inconnues : utilisé dans les techniques analytiques, telles que la spectroscopie de masse, pour identifier des substances inconnues en comparant leurs masses molaires expérimentales avec les masses molaires calculées.

  • Applications en thermodynamique : en thermodynamique chimique, il est utilisé pour calculer des propriétés telles que l'enthalpie et l'entropie des réactions chimiques.

L'importance de la vie quotidienne

La masse molaire n’est pas seulement importante en laboratoire, mais elle a également des applications dans la vie quotidienne. Voici quelques exemples :

  • Nutrition : Dans l'industrie agroalimentaire, elle est utilisée pour calculer la quantité de nutriments contenus dans les aliments et pour établir des recommandations de consommation quotidienne de nutriments essentiels tels que les protéines, les glucides et les graisses.

  • Pharmacologie : Dans la formulation d'un médicament, il est crucial de connaître la masse molaire des composants actifs et des excipients pour garantir le bon dosage et l'efficacité du médicament.

  • Énergie : Dans l'industrie énergétique, la masse molaire est utilisée dans la production et l'utilisation de carburants et d'énergies renouvelables, comme le calcul de la densité du carburant et de l'efficacité des piles à combustible.

Relation avec le tableau périodique

Masse molaire : définition, calcul, utilisation et applicationsLe tableau périodique des éléments chimiques est un outil précieux pour déterminer les masses molaires des éléments et des composés. Chaque élément du tableau périodique a une masse atomique relative qui est arrondie en nombres entiers ou en fractions simples dans le cas des isotopes.

Pour calculer la masse molaire d'un composé, ajoutez simplement les masses atomiques relatives des éléments présents, multipliées par le nombre d'atomes de chaque élément dans la formule.

Exemple de chlorure de sodium

Un exemple intéressant est le calcul de la masse molaire du chlorure de sodium (NaCl).

Le sodium (Na) a une masse atomique relative d'environ 23 uma et le chlore (Cl) a une masse atomique relative d'environ 35,5 uma.

La masse molaire de NaCl est donc la somme de ces masses atomiques : 23 amu + 35,5 amu = 58,5 amu, ce qui équivaut à 58,5 g/mol.

A ne pas confondre avec...

La masse molaire est souvent confondue avec d’autres concepts en chimie et en physique, car ils sont tous liés au poids ou à la quantité d’une substance. Voici quelques concepts avec lesquels on confond souvent :

  1. Masse moléculaire : La masse moléculaire est la somme des masses atomiques des atomes d'une molécule, identique à la masse molaire, mais exprimée en unités de masse atomique (uma ou ou) , et non en g/mol. La masse molaire et la masse moléculaire ont la même valeur numérique, mais elles diffèrent par leurs unités et le contexte dans lequel elles sont utilisées.
  2. Masse atomique : Il s'agit de la masse moyenne des atomes d'un élément, compte tenu de l'abondance de ses isotopes, et se mesure en unités de masse atomique (u). La masse atomique est utilisée pour calculer la masse molaire d'un élément dans le contexte d'une substance.
  3. Poids moléculaire : Ce terme était autrefois utilisé comme synonyme de masse moléculaire, mais il n'est pas correct. Le poids est une force (le résultat de la gravité agissant sur une masse) et se mesure en newtons (N), tandis que la masse moléculaire est une mesure de la quantité de matière en unités de masse atomique. Il est plus correct de parler de masse moléculaire que de poids moléculaire.
  4. Quantité de substance (mole) : Parfois confondue avec masse molaire car les deux concepts impliquent la taupe. Cependant, la quantité de substance (mol) est une mesure du nombre de particules (atomes, molécules, ions) dans un échantillon et non de sa masse. La masse molaire, quant à elle, représente la masse d’une mole de ces particules.
  5. Volume molaire : Cette notion fait référence au volume occupé par une mole d'une substance, notamment dans le contexte des gaz, et est généralement exprimée en L/mol. Elle est différente de la masse molaire, qui mesure la quantité de masse en grammes par mole de substance.
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Date de Publication: 22 août 2021
Dernière Révision: 20 septembre 2023