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Définition et calcul de la masse molaire

Par Yann le 15/03/2017 Ressources > Physique-Chimie > Seconde > Les solutions aqueuses > La Masse Molaire

Par définition, la masse molaire d’une substance correspond à la masse d’une mole de cette substance.

La masse molaire se note M et s’exprime en gramme par mole (g.mol-1)

La masse molaire peut être calculée en effectuant le rapport de masse (m) d’une substance par la quantité de matière (n) qu’elle comporte :

M =   m/n                    

  • m en gramme (g)
  • n en mole (mol)
  • M en gramme par mole (g.mol-1)

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Calcul de la masse molaire atomique

La masse molaire atomique correspond la masse d’une mole d’atome.

La masse d’un atome peut être calculée en multipliant le nombre de nucléons par la masse d’un nucléon:

Masse d’un atome = A x 1,67 x 10 -27    (voir le cours sur la masse d’un atome)

Nb : La masse obtenue est avec cette relation est kilogramme (kg).

Pour l’exprimer en grammes (g) il suffit de multiplier le résultat par 1000:

Masse d’un atome = A x 1,67 x 10 -27 x 1000

D’où : Masse d’un atome = A x 1,67 x 10 -24 grammes (g).

Pour obtenir la masse molaire atomique il suffit de multiplier cette masse par le nombre d’atomes dans une mole. Cette valeur correspond en fait au nombre d’Avogradro (Na).

M = masse d’un atome x NA

M = A x 1,67 x 10-24 x NA

M = A x 1,67 x 10-24 x 6,02 x 10-23

M = A x  10,05 x 10-1

M = A x 1,005

En arrondissant 1,005 à 1, on obtient :

M = A

La masse masse molaire atomique (en g.mol-1) correspond donc au nombre de nucléons (A) de l’atome.

Exemples:

– Le nombre de nucléons de l’atome d’hydrogène est 1 donc la masse atomique molaire de l’hydrogène est de 1 g.mol-1.

– Le nombre de nucléons de l’atome de carbone est 12 donc la masse atomique molaire du carbone est de 12 g.mol-1

– Le nombre de nucléons de l’atome d’oxygène est 16 donc la masse atomique molaire du carbone est de 16g.mol-1.

En fait, la masse atomique molaire est également donnée dans le tableau périodique des éléments. Elle se situe en dessous du nom de l’élément chimique en question.

Déterminer la masse molaire atomique avec les proportions d’espèces chimiques

On peut également définir la masse molaire atomique d’un élément chimique comme la moyenne des masses molaires des différents isotopes de cet élément, proportionnellement au pourcentage de présence de ces derniers. À cela, il faut soustraire l’énergie de liaison des nucléons à l’intérieur du noyau.

Prenons un exemple pour clarifier tout cela :

Le carbone possède deux isotopes naturels : 12C et 13C. Une mole d’atome de 12C a une masse de 12g et une mole d’atome de 13C a une masse de 13g.

On connaît la proportion de ces deux isotopes :

Proportion (%)12C13C
98,931,07

Ainsi, on peut calculer la masse molaire atomique du carbone.

On écrit : M = (98,93% * 12) + (1,07% * 13) = 12,01 g.mol-1

Il faut normalement soustraire l’énergie de liaison des nucléons à l’intérieur du noyau pour trouver la masse molaire atomique indiquée sur le tableau périodique.

Dans notre cas, celle-ci est tellement peu importante qu’elle peut être négligée.

Ainsi, la masse molaire atomique du carbone est de 12,01 g.mol-1.

Calcul de la masse molaire moléculaire

La masse molaire moléculaire correspond à la masse d’une mole de molécules.

Pour calculer la masse molaire moléculaire il faut ajouter la masse molaire atomique de tous les atomes qui composent une molécule. 

Il suffit d’utiliser la formule chimique de la molécule pour obtenir sa composition.

Exemples

– Masse molaire moléculaire de l’eau:

La formule de la molécule d’eau est H2O donc elle comporte deux atomes d’hydrogène et un atome d’oxygène.

Donc M(H2O) = 2 x M(H)+ M(O)

M(H2O) = 2 x 1 + 16

M(H2O) = 18 g.mol-1

– Masse molaire moléculaire de l’éthanol:

La formule de la molécule d’éthanol est C2H6O donc elle comporte deux atomes de carbone, six atomes d’hydrogène et un atome d’oxygène.

Donc M(C2H6O) = 2 x M(C) + 6 x M(H) + M(O)

M(C2H6O) = 2 x 12 + 6 x 1 + 16

M(C2H6O) = 36 g.mol-1

Calcul de la masse molaire de solides ioniques

La masse molaire de solides ioniques correspond à la masse d’une mole de ce solide.

Pour la calculer, comme pour les composés complexes, il faut partir de la formule brute du solide ionique en question. De là, on fait la somme de toutes les masses molaires des éléments du solide en multipliant par le coefficient devant chaque élément. Il faut également penser à ajouter la masse molaire des molécules d’eau pour les solides qui sont hydratés.

Exemples

Le chlorure de sodium NaCl

M = M(Na) + M(Cl) = 35,45 + 22,99 = 58,44 g.mol-1

La masse molaire du chlorure de sodium NaCl est donc de 58,44 g.mol-1.

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