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Laquelle des substances suivantes possède la plus grande masse moléculaire ? La masse atomique relative du carbone est 12, de l’hydrogène est un, de l’oxygène 16, du sodium 23, du brome 80, du chlore 35,5, du fluor 19 et de l’azote 14. (A) l’anesthésique halothane, C2HBrClF3; (B) l’herbicide paraquat, C12H14N2Cl2; (C) la caféine, C8H10N4O2; (D) l’urée, CO(NH2)2; (E) un savon typique, C17H35CO2Na.
La masse moléculaire est la masse moyenne d’une unité de formule d’un composé. Nous pouvons calculer les masses moléculaires de chaque composé qui nous a été donné en utilisant les masses atomiques relatives données dans le problème. La masse atomique relative est la masse moyenne d’un atome d’un élément par rapport à la masse de carbone-12, qui est définie comme étant 12. En effet, la masse de l’atome de carbone 12 est d’environ 1,99 fois 10 à la puissance moins 23 grammes. Mais ce n'est pas un nombre très pratique à utiliser dans les calculs, c'est pourquoi nous utilisons les masses atomiques relatives.
Calculons la masse moléculaire de chaque composé donné dans les choix de réponse, en commençant par l’anesthésique halothane. Nous pouvons déterminer quels éléments sont présents dans l’halothane en regardant la formule chimique. L’halothane contient les éléments carbone, hydrogène, brome, chlore et fluor. Les masses atomiques relatives de chaque élément sont données dans le problème. Nous pouvons regarder les indices dans la formule chimique pour déterminer combien d'atomes de chaque élément se trouvent dans une unité de formule. Il y a deux atomes de carbone, un atome d’hydrogène, un atome de brome, un atome de chlore et trois atomes de fluor dans une unité de formule de l’halothane.
Pour calculer la masse moléculaire, il suffit de multiplier la masse de chaque élément par le nombre d’atomes dans une unité de formule et d’additionner les résultats. Ce calcul nous donne 197,5. Notons donc cela et passons à la molécule suivante, l’herbicide paraquat.
Le paraquat contient les éléments carbone, hydrogène, azote et chlore. Notons cela ainsi que les masses atomiques relatives de chaque élément. Il y a 12 atomes de carbone, 14 atomes d’hydrogène, deux atomes d’azote et deux atomes de chlore dans une unité de formule du paraquat. Si nous multiplions et additionnons toutes ces valeurs, nous trouverons que la masse moléculaire du paraquat est 257. Alors, notons également cette masse moléculaire et passons à la caféine.
Jetons un coup d’œil à la formule chimique pour déterminer les éléments dans la caféine. Ensuite, nous noterons les masses atomiques relatives de chacun. Nous allons ensuite multiplier ces masses atomiques par le nombre d’atomes de chaque élément dans la caféine. Ce calcul nous donne une masse moléculaire de 194.
Maintenant, calculons la masse de l’urée, le choix (D). L’urée contient du carbone, de l’oxygène, de l’azote et de l’hydrogène. Notons le nombre d’atomes indiqué par la formule chimique dans l’urée. N’oubliez pas que l’indice deux en dehors des parenthèses indique qu’il y a deux unités de NH2 dans l’urée. Donc, il y a un total de deux atomes d’azote et quatre atomes d’hydrogène dans une unité de formule de l’urée. En multipliant puis en additionnant tous ces éléments, nous obtenons 60 comme masse moléculaire de l’urée.
Passons maintenant à la dernière substance qui nous a été donnée, un savon typique. Un savon typique contient du carbone, de l’hydrogène, de l’oxygène et du sodium. En regardant le nombre de chaque atome dans une unité de formule, nous remarquons que le carbone apparaît en deux endroits dans la formule. Donc, il y a un total de 18 atomes de carbone dans une unité de formule. Si nous faisons le calcul, nous trouverons que la masse moléculaire d’un savon typique est 306.
Nous avons calculé les masses moléculaires de toutes les substances données dans le problème. En comparant les masses moléculaires que nous avons calculées, nous pouvons voir qu’un savon typique est la substance ayant la plus grande masse moléculaire. Ainsi, le choix (E) est la bonne réponse.