Constante de masse molaire - Molar mass constant
La constante de masse molaire , généralement notée M u , est une constante physique définie comme le rapport entre la masse molaire d'un élément (ou d'un composé ) et sa masse relative .
La mole et la masse atomique relative ont été initialement définies dans le Système international d'unités (SI) de telle manière que la constante était exactement 1 g / mol . Autrement dit, la valeur numérique de la masse molaire d'un élément, en grammes par mole d'atomes, était égale à sa masse atomique par rapport à la constante de masse atomique , m u . Ainsi, par exemple, la masse atomique moyenne de chlore est d'environ 35,446 daltons , et la masse d'une mole d'atomes de chlore était d'environ 35,446 grammes .
Le 20 mai 2019, la définition SI de la taupe a changé de telle sorte que la constante de masse molaire n'est plus exactement 1 g / mol . Cependant, la différence est insignifiante à toutes fins pratiques. Selon le SI, la valeur de M u dépend désormais de la masse d'un atome de carbone-12, qui doit être déterminée expérimentalement. À partir de cette date, la valeur recommandée CODATA 2018 de M u est 0,999 999 999 65 (30) × 10 −3 kg⋅mol −1 .
La constante de masse molaire est importante pour écrire des équations dimensionnellement correctes . Alors que l'on peut dire de manière informelle "la masse molaire d'un élément M est la même que son poids atomique A ", le poids atomique (masse atomique relative) A est une quantité sans dimension, tandis que la masse molaire M a les unités de masse par mole. Formellement, M est A fois la constante de masse molaire M u .
Avant la redéfinition de 2019
La constante de masse molaire était inhabituelle (mais pas unique) parmi les constantes physiques en ayant une valeur exactement définie plutôt qu'en étant mesurée expérimentalement. D'après l'ancienne définition de la mole, la masse molaire de carbone 12 était exactement de 12 g / mol. D'après la définition de la masse atomique relative, la masse atomique relative du carbone 12, c'est-à-dire le poids atomique d'un échantillon de carbone pur 12, est exactement 12. La constante de masse molaire a donc été donnée par
![{\ displaystyle M _ {\ text {u}} = {{\ text {masse molaire}} [M (^ {12} \ mathrm {C})] \ over {\ text {poids atomique relatif}} [A _ {\ text {r}} (^ {12} \ mathrm {C})]} = {{12 \ {\ rm {g / mol}}} \ over 12} = 1 \ {\ rm {g / mol}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/bcd956b464a361f9851c6ee293b4d01ca313176c)
La constante de masse molaire est liée à la masse d'un atome de carbone-12 en grammes:
La constante d'Avogadro étant une valeur fixe, la masse d'un atome de carbone 12 dépend de l'exactitude et de la précision de la constante de masse molaire.
(La vitesse de la lumière est un autre exemple de constante physique dont la valeur est fixée par les définitions du Système international d'unités (SI).)
Redéfinition post-2019
Étant donné que la redéfinition des unités de base SI en 2019 a donné à la constante d'Avogadro une valeur numérique exacte, la valeur de la constante de masse molaire n'est plus exacte et sera soumise à une précision croissante avec les expérimentations futures.
Une conséquence de ce changement est que la relation précédemment définie entre la masse de l' atome de 12 C, le dalton , le kilogramme et le nombre d'Avogadro n'est plus valide. L'un des éléments suivants a dû changer:
- La masse d'un atome de 12 C est exactement de 12 daltons.
- Le nombre de daltons dans un gramme est exactement égale à la valeur numérique du nombre d' Avogadro: -à- dire 1 g / Da = 1 mol ⋅ N A .
Le libellé de la 9e brochure SI implique que la première déclaration reste valide, ce qui signifie que la seconde n'est plus vraie. La constante de masse molaire est encore très proche de 1 g / mol , mais plus exactement égal à celui-ci. L'annexe 2 de la 9e brochure SI indique que «la masse molaire du carbone 12, M ( 12 C), est égale à 0,012 kg⋅mol −1 avec une incertitude type relative égale à celle de la valeur recommandée de N A h au moment où cette résolution a été adoptée, à savoir 4,5 × 10 −10 , et qu'à l'avenir sa valeur sera déterminée expérimentalement », ce qui ne fait aucune référence au dalton et est cohérent avec l'un ou l'autre des énoncés.