Sciences · Chimie
Masse molaire
La masse molaire M est la masse d’une mole d’une espèce chimique, exprimée en grammes par mole (g/mol). Pour une molécule, elle s’obtient en additionnant les masses molaires des atomes qui la composent.
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La masse molaire est le pont entre la balance et le nombre de particules. Elle permet de convertir une masse pesée en quantité de matière grâce à la relation n = m / M, indispensable à tout calcul de chimie. Le principe de la mole est rappelé dans sa fiche ; celle-ci se concentre sur la masse molaire elle-même : d’où viennent ses valeurs et comment la calculer.
La masse molaire atomique
Chaque élément a une masse molaire atomique, indiquée dans le tableau périodique. Elle a la même valeur numérique que la masse d’un atome exprimée en unités de masse atomique (u ou Da), l’unité étant définie comme le douzième de la masse d’un atome de carbone 12.
| Élément | Symbole | M (g/mol) |
|---|---|---|
| Hydrogène | H | 1,0 |
| Carbone | C | 12,0 |
| Azote | N | 14,0 |
| Oxygène | O | 16,0 |
| Sodium | Na | 23,0 |
| Magnésium | Mg | 24,3 |
| Soufre | S | 32,1 |
| Chlore | Cl | 35,5 |
| Calcium | Ca | 40,1 |
| Fer | Fe | 55,8 |
| Cuivre | Cu | 63,5 |
Pourquoi des valeurs non entières ?
La plupart des éléments existent sous forme de plusieurs isotopes, de masses différentes. La masse molaire publiée est une moyenne pondérée par leur abondance naturelle. Le chlore compte environ 76 % de chlore 35 et 24 % de chlore 37 : 0,76 × 35 + 0,24 × 37 ≈ 35,5 g/mol.
La masse molaire moléculaire
Pour une molécule ou un composé ionique, on additionne les masses molaires atomiques, en multipliant chacune par l’indice de l’élément dans la formule chimique.
Masses molaires courantes
| Espèce | Formule | M (g/mol) |
|---|---|---|
| Dihydrogène | H₂ | 2,0 |
| Méthane | CH₄ | 16,0 |
| Eau | H₂O | 18,0 |
| Diazote | N₂ | 28,0 |
| Dioxygène | O₂ | 32,0 |
| Dioxyde de carbone | CO₂ | 44,0 |
| Éthanol | C₂H₆O | 46,0 |
| Chlorure de sodium | NaCl | 58,5 |
| Acide sulfurique | H₂SO₄ | 98,1 |
| Glucose | C₆H₁₂O₆ | 180 |
| Saccharose | C₁₂H₂₂O₁₁ | 342 |
L’air, mélange d’environ 78 % de diazote et 21 % de dioxygène, a une masse molaire moyenne d’environ 29 g/mol. Un gaz de masse molaire plus faible (hélium, 4 g/mol ; méthane, 16) monte dans l’air ; un gaz plus lourd (CO₂, 44 ; butane, 58) s’accumule au ras du sol.
Utiliser la masse molaire
Les trois formules de base :
- n = m / M : quantité de matière (mol) à partir d’une masse (g) ;
- m = n × M : masse à peser pour obtenir n moles ;
- C_m = C × M : passage de la concentration molaire (mol/L) à la concentration massique (g/L), voir solutions et concentration.
Masse molaire et masse d’une molécule
La masse d’une seule molécule s’obtient en divisant la masse molaire par le nombre d’Avogadro : pour l’eau, 18 g/mol ÷ 6,022 × 10²³ mol⁻¹ ≈ 3,0 × 10⁻²³ g.
Questions fréquentes
Quelle est la différence entre masse et masse molaire ?
La masse (en g) est une propriété d’un échantillon : elle dépend de la quantité prise. La masse molaire (en g/mol) est une propriété de l’espèce chimique : elle est la même pour un gramme ou une tonne d’eau.
Où trouver la masse molaire d’un élément ?
Dans le tableau périodique : c’est généralement le nombre décimal inscrit sous ou au-dessus du symbole. Pour les éléments sans isotope stable, on indique entre crochets le nombre de masse de l’isotope le plus stable.
Masse molaire et masse moléculaire, est-ce pareil ?
Elles ont la même valeur numérique mais pas la même unité : 18 g/mol pour la masse molaire de l’eau, 18 u (ou Da) pour la masse d’une molécule d’eau.