Le concept de masse moléculaire, tout comme les concepts de masse molaire et de masse atomique ou la structure d'un atome, est une autre des bases qu'il faut apprendre pour bien comprendre le monde de la chimie. Les molécules des composés chimiques ont une masse extrêmement faible. Tester la structure et les propriétés des éléments et composés chimiques n'est pas si facile. Si nous connaissons la masse moléculaire, nous pouvons non seulement spécifier le poids d'un élément donné, mais également déterminer les rapports de masse des éléments dans les composés ou indiquer leur teneur en pourcentage.
Qu’est-ce que la masse moléculaire ?
La masse moléculaire d’un composé chimique est la somme des masses atomiques des éléments composant le composé. La masse moléculaire d’une seule molécule d’un composé chimique donné dépend de la composition et du nombre d’atomes qui la composent. Les masses moléculaires des éléments et des composés chimiques sont exprimées en unités (u). Les masses atomiques absolues sont extrêmement faibles, telles que 10 -24 g. Par conséquent, pour faciliter la détermination des masses moléculaires et éviter d’avoir à traiter avec des unités encombrantes, ils ont introduit une nouvelle unité de masse atomique (u), qui est définie comme 1/12 de la masse du nucléide isotope du carbone 12 C.
Masse atomique
Pour bien déterminer la masse moléculaire d’un composé chimique, il faut d’abord connaître la masse atomique des éléments qui le composent. La masse des éléments chimiques est normalement exprimée en unités de masse atomique (u). Ce qui est important, la plupart des éléments chimiques qui existent sur la Terre sont des mélanges de plusieurs isotopes. Les isotopes sont des variantes d’un même élément chimique qui ont un numéro atomique constant (leurs noyaux contiennent le même nombre de protons) mais diffèrent en nombre de masse (ont des nombres de neutrons différents). Lors de la détermination de la masse atomique d’un seul élément chimique, nous devons donc considérer le pourcentage d’isotopes de cet élément. La masse atomique est une caractéristique unique de chaque élément. Il est important de noter qu’il n’y a pas deux éléments chimiques ayant la même masse atomique. Pour cette raison, cette propriété peut être utilisée pour identifier des éléments. La masse atomique de chaque élément peut être lue à partir du tableau périodique.
Masse moléculaire des éléments
Certains éléments chimiques, tels que l’azote, l’hydrogène, l’oxygène, le fluor, le brome, l’iode ou le chlore , existent sous forme de molécules diatomiques. Ils n’existent pas en tant qu’atomes uniques. Dans ce cas, il convient d’utiliser le terme "masse moléculaire d’un élément".
Comment détermine-t-on la masse moléculaire des éléments et composés chimiques ?
Pour déterminer correctement la masse moléculaire, qu’il s’agisse d’éléments ou de composés, nous devons d’abord connaître la formule moléculaire. Ensuite, à l’aide de la masse moléculaire et de la formule chimique, on peut, par exemple, établir la part de chaque élément dans la masse de la molécule entière. Si nous traitons d’un élément diatomique, la détermination de sa masse moléculaire est basée sur la masse atomique d’un seul atome de cet élément. La valeur doit être divisée par deux. Par exemple, la masse moléculaire de l’azote (N 2 ) est de 28 unités, alors que la masse d’un seul atome d’azote est de 14 unités. Une procédure similaire est utilisée pour les composés chimiques. Comment établir leur masse moléculaire ?
- Déterminez la formule chimique du composé dont vous souhaitez définir la masse moléculaire,
- préciser les éléments compris dans le composé et indiquer la quantité de chaque élément,
- déterminer les masses atomiques de chaque élément,
- si la molécule contient plus d’un atome d’un élément spécifique, multiplier sa masse atomique par cette valeur,
- additionner les masses atomiques de tous les éléments.
Masse moléculaire vs masse molaire
La méthode de calcul de la masse moléculaire des composés chimiques est également utilisée pour déterminer leur masse molaire. La masse molaire est couramment utilisée pour les calculs stoechiométriques, car l’utilisation de la mole comme unité permet d’appliquer le processus à une macro-échelle. La mole est l’unité de quantité de substance, une unité de base du système SI. Une mole équivaut à 6,022141*10 23 éléments (qui peuvent être des atomes, des ions ou des molécules). La masse molaire est la masse d’une mole d’une substance spécifique. Il a la même valeur numérique que la masse moléculaire, mais il faut se rappeler qu’il a une unité complètement différente. Alors que la masse moléculaire est exprimée en unités (u), la masse molaire d’un composé est exprimée en grammes par mole (g/mol). De plus, la masse moléculaire fait référence à la masse d’une seule molécule. C’est différent dans le cas de la masse molaire. La masse molaire exprime aussi la masse, mais en référence à une seule mole (6,022141*10 23 éléments).
Pourquoi avons-nous besoin de masse moléculaire?
La masse moléculaire d’un composé chimique nous permet de :
- déterminer la masse d’un composé chimique donné. La valeur en unités peut être convertie en grammes si nous connaissons la dépendance suivante : 1 u = 1,66 * 10 -24 g ;
- déterminer le rapport massique de chaque élément inclus dans le composé chimique. Le rapport de masse est défini comme le rapport des masses atomiques des éléments contenus dans le composé ;
- calculer la part massique, c’est-à-dire le pourcentage d’éléments dans le composé chimique. Il est calculé sur la base du rapport des masses atomiques dans la plus petite structure d’un composé chimique à la masse moléculaire de ce composé, multiplié par 100 %.
