Le poids moléculaire est une mesure qui représente la masse d’une seule molécule d’une substance. Il aide les scientifiques et les analystes à comprendre, entre autres, la densité, le volume et le déplacement des fluides. Connaître le poids exact des molécules dans un certain produit chimique ou composé peut également aider les gens à évaluer comment ces composés réagiront dans différentes conditions. Il existe plusieurs façons de calculer le poids, mais les tests impliquant la spectrométrie de masse, le déplacement de fluide et la réfraction de la lumière ont tendance à être les plus courants.
Obtenir une moyenne générale
Le moyen le plus simple de calculer le poids moléculaire, aussi parfois appelé masse moléculaire, consiste à additionner le poids total de chaque composant. Cela nécessite généralement une connaissance préalable de la masse de base de chaque atome ainsi que de la composition moléculaire de la substance. L’eau est un bon exemple. Il est composé de deux atomes d’hydrogène et d’un atome d’oxygène et est connu chimiquement sous le nom de H2O. Un chercheur prendrait le poids d’hydrogène et le multiplierait par deux, puisqu’il y a deux atomes d’hydrogène dans l’eau, puis ajouterait le poids d’oxygène. L’hydrogène pèse environ 1 unité de masse atomique (u) et l’oxygène pèse environ 16 u. Le calcul est donc 1 × 2 + 16 = 18 u, donc le poids d’une molécule d’eau est d’environ 18 u.
Comptabilisation des isotopes
Dans la plupart des cas, la masse moléculaire est une moyenne de base ; le poids d’une molécule peut être légèrement différent d’un autre à cause des isotopes. Les isotopes sont des variations d’éléments et ont un noyau avec le même nombre de protons mais un nombre différent de neutrons, ce qui leur confère un poids atomique différent qui est parfois pris en compte dans les calculs. La prise en compte des isotopes donnera une mesure plus précise, mais nécessite généralement des outils spéciaux et un procédé plus précis.
Méthodes de calcul précises
L’un des meilleurs moyens d’obtenir une mesure exacte est d’utiliser un spectromètre de masse, une machine spéciale conçue pour isoler et identifier les molécules. La machine produit des nombres et des représentations que les analystes doivent utiliser pour reconstituer une lecture de masse plus exacte. Ces machines sont généralement hébergées dans des laboratoires et des institutions universitaires.
Les scientifiques calculent aussi parfois le poids à l’aide de méthodes dites hydrodynamiques, qui consistent essentiellement à immerger des substances dans l’eau et à étudier la quantité et l’étendue du déplacement. Il nécessite un étalonnage spécial et un certain nombre d’outils pour capturer et observer les molécules dispersées. Dans certains cas, les chercheurs peuvent également avoir une bonne idée de la masse en effectuant une analyse de la lumière diffusée, dans laquelle des faisceaux de lumière traversent des substances. Le taux de réfraction, qui est essentiellement la vitesse et la vitesse auxquelles la lumière passe d’un côté à l’autre d’une substance – ou la vitesse à laquelle elle est absorbée, dans le cas de substances très denses – peut fournir la base pour déterminer la molécule- poids de niveau.
Relation avec la masse molaire
Certains chimistes se réfèrent à cette mesure de manière interchangeable avec la masse molaire. La masse molaire fait référence au poids d’une mole d’une substance, qui est similaire à la masse atomique mais est souvent considérée comme plus universellement précise. Une mole est la quantité d’une substance qui contient le même nombre d’entités élémentaires, telles que des électrons, des ions et des atomes, que dans 12 grammes de carbone 12. Le carbone-12 est le plus stable des isotopes du carbone et est utilisé comme norme par laquelle toutes les masses atomiques sont mesurées.
Pourquoi ça compte
Savoir combien pèsent différentes molécules est important dans un certain nombre de contextes différents, mais est généralement plus critique dans les environnements de laboratoire et de fabrication. Les scientifiques ont généralement besoin de ces informations pour anticiper les relations entre les différentes substances, et également pour s’assurer que les concentrations et les suspensions sont stables. Les fabricants de produits alimentaires utilisent ce genre de calculs pour s’assurer que différents ingrédients se mélangeront, par exemple, et pour obtenir le bon profil gustatif lors de l’utilisation d’édulcorants ou d’émulsifiants de poids différents.
Le poids moléculaire est également très important lors de la création et du dosage des médicaments. Les fabricants de produits pharmaceutiques ainsi que les médecins et les infirmières ont souvent besoin de connaître le poids d’une molécule d’un médicament donné afin de connaître la puissance probable d’une capsule, d’une injection ou d’une autre dose. Le poids est également très important lorsqu’il s’agit de changer de médicament ou de modifier les prescriptions afin de s’assurer que les patients reçoivent la bonne concentration.