La masse molaire

Les chimistes préfèrent peser plutôt que de compter des atomes ou des molécules. Il en est de même dans notre quotidien lorsque nous faisons l’achat d’objets très petits comme des vis, des petits clous, des épices ou de la farine.

En chimie, on associe un paquet de particules (une mole) à une masse correspondante que l’on nomme la masse molaire.

On peut associer la masse d’une mole d’atomes à la masse molaire atomique. On peut aussi associer la masse d’une mole de molécules à la masse molaire moléculaire et, enfin, associer la masse d’une mole d’ions à la masse molaire ionique.

La masse molaire atomique d’un élément correspond à la masse de 6,023 x 1023 atomes de cet élément. Il s’agit de la masse atomique de l’élément indiquée dans le tableau périodique. Cette dernière est exprimée en grammes.

 

Par exemple, dans 24,022 g de carbone (C), on retrouve 2 moles d’atomes de carbone (ou  12,046 x 1023 atomes de carbone). Dans 196,967 g d’or (Au), on retrouve 1 mole d’atomes d’or (ou  6,023 x 1023 atomes d’or).

Il est possible de calculer le nombre d’atomes pour un élément donné en utilisant la relation mathématique suivante :           

n = m / M

n représente le nombre de mole(s) d’atomes;
m représente la masse de l’échantillon (ou la masse expérimentale) exprimée en grammes;
M représente la masse molaire atomique (ou la masse d’une mole) exprimée en grammes (dans le tableau périodique).

 

Dans 0,24 g de carbone (C), combien y a-t-il :
a) de mole(s) ?
b) d’atomes ?

Solution :
a) Pour répondre à cette première question, nous utiliserons la relation mathématique suivante : n = m / M
n = ? (c’est ce que l’on cherche)
m = 0,24 g
M= 12,01 g pour 1 mole de C (selon la valeur indiquée au tableau périodique)

Ainsi, on aura :
|n=\frac{0,24\, g}{12,01\, g/mol}|
Donc, n = 0,02 mole de C.

b)

 

Quelle la masse de 100 atomes d’or ?
 
Solution :
Il nous faut d’abord transformer le nombre d’atomes indiqué dans l’énoncé du problème en mole(s) d’atomes.


 
Par la suite, on doit transformer la formule  n = m / M afin d’isoler la variable m. Ainsi, on aura :
n x M = m

n = 1,66 x 10-22  mol d’atomes d’or;
M = 196,967 g/mol;
m = ?



Il aurait également été possible de calculer le nombre de molécules pour une substance donnée en utilisant la même relation mathématique (n = m / M).

n représente le nombre de mole(s) de molécules;
m représente la masse de l’échantillon (ou la masse expérimentale) exprimée en grammes;
M représente la masse molaire moléculaire (ou la masse d’une mole) exprimée en grammes.
 

 

Dans 0,08 g de NaOH, combien y a-t-il :
a) de mole(s) de NaOH ?
b) de molécules de NaOH ?

Solution :
a) Soit n = m / M où
n = ? (c’est ce que l’on cherche);
m = 0,08 g
M = 40,00 g/mol.



b)

 

Quelle est la masse de 2,5 moles de HCN ?

Solution :
La masse d’une mole de HCN correspond à 27,03 g, soit 1,01 g de H + 12,01 g de C + 14,01 g de N.
Puisque m = n x M, alors
m = 2,5 moles x 27,03 g/mole de HCN;
m = 67,58 g de HCN.

 

Quelle est la masse de 5 x 1021 molécules de NaI ?

Solution :
La masse de 1 mole de NaI correspond à 149,89 g, soit 22,99 g de Na + 126,90 g de I.
Dans 5 x 1021 molécules de NaI, on retrouve :



Puisque la masse molaire est égale à 149,89 g / mol, on aura :
m = n x M
m = 8,3 x 10-3 moles x 149,89 g / mol NaI
m = 1,24 g.

Il aurait également été possible de calculer le nombre d’ions ou d’électrons en utilisant la même relation mathématique. Toutefois, ce genre de calcul est plus rare comparativement à ceux reliés aux deux autres types de particules (atomes et molécules).

Les exercices

Les références

  • MELS
  • Rogers
  • Réunir Réussir
  • Fondation Réussite Jeunesse