Chimie
Calcul de la masse molaire
Écrivez la formule chimique — parenthèses ou eau de cristallisation comprises, comme CuSO4·5H2O — et obtenez aussitôt la masse molaire et le pourcentage massique de chaque élément.
Ce qu'est la masse molaire et comment la calculer
La masse molaire est la masse d'une mole de substance, c'est-à-dire de 6,022·10²³ unités de formule, et se mesure en grammes par mole. Numériquement elle coïncide avec la masse moléculaire exprimée en unités de masse atomique : l'eau a une masse moléculaire de 18,015 u et une masse molaire de 18,015 g/mol. C'est cette coïncidence qui rend la mole utile, car elle permet de passer du monde des atomes à celui de la balance sans changer de nombre.
Le calcul est une somme pondérée : on multiplie la masse atomique de chaque élément par le nombre de fois où il apparaît dans la formule et on additionne les contributions. Le point délicat est de lire correctement la formule. Dans Ca(OH)₂, l'indice 2 s'applique à tout le groupe OH : il y a donc deux oxygènes et deux hydrogènes, pas un oxygène et deux hydrogènes. Dans les hydrates comme CuSO₄·5H₂O, le coefficient 5 multiplie toute la molécule d'eau qui suit, ajoutant cinq oxygènes et dix hydrogènes.
La composition centésimale s'obtient en divisant la contribution de chaque élément par la masse molaire totale. C'est la donnée qui permet de passer de la formule à la quantité de produit obtenue, et dans l'autre sens de remonter à la formule empirique à partir d'une analyse élémentaire.
Erreurs fréquentes
- Ignorer les parenthèses : dans Al₂(SO₄)₃ il y a douze oxygènes, pas quatre. L'indice hors de la parenthèse multiplie tout ce qu'elle contient.
- Écrire les symboles avec la mauvaise casse : CO et Co sont des substances différentes, de même que NO et No. La deuxième lettre d'un symbole est toujours en minuscule.
- Oublier l'eau de cristallisation : le sulfate de cuivre anhydre a une masse molaire de 159,6 g/mol, le pentahydraté de 249,7. Peser une quantité calculée sur la mauvaise formule ruine toute la préparation.
Questions fréquentes
Comment calculer la masse molaire d'un composé ?
On multiplie la masse atomique de chaque élément par le nombre d'atomes présents dans la formule et on additionne les résultats. Pour H₂O : 2 × 1,008 + 15,999 = 18,015 g/mol.
Quelle différence entre masse molaire et masse moléculaire ?
La valeur numérique est la même, les unités et le sens diffèrent. La masse moléculaire est la masse d'une seule molécule en unités de masse atomique ; la masse molaire est la masse d'une mole de molécules en grammes.
Comment écrire un sel hydraté dans la calculatrice ?
Avec un point entre la partie anhydre et l'eau, par exemple CuSO4·5H2O. L'astérisque ou le point normal fonctionnent aussi. Le nombre devant H2O multiplie toute la molécule d'eau.
La calculatrice reconnaît-elle tous les éléments ?
Oui, les 118 éléments du tableau périodique, avec les masses atomiques conventionnelles de l'IUPAC. Pour les éléments sans isotope stable, on utilise le nombre de masse de l'isotope le plus stable, comme le font les manuels.
Comment fonctionne ce calcul
Masse molaire : M = Σ (nᵢ · Aᵢ), où nᵢ est le nombre d'atomes de l'élément i dans la formule et Aᵢ sa masse atomique relative, en g/mol. Composition centésimale de l'élément i : %ᵢ = (nᵢ · Aᵢ)/M × 100. Les indices à l'intérieur d'une parenthèse sont multipliés par l'indice extérieur ; dans les sels hydratés, le coefficient précédant la molécule d'eau multiplie tous ses atomes. Les masses atomiques sont les valeurs conventionnelles de l'IUPAC ; pour les éléments radioactifs sans composition isotopique définie, on utilise le nombre de masse de l'isotope le plus stable.
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