poids moléculaire, poids d’une molécule d’une substance exprimé en unités de masse atomique (amu). La masse moléculaire peut être calculée à partir de la formule moléculaire de la substance ; elle correspond à la somme des masses atomiques des atomes qui composent la molécule. Par exemple, l’eau a la formule moléculaire H2O, ce qui indique qu’il y a deux atomes d’hydrogène et un atome d’oxygène dans une molécule d’eau. Arrondi à trois décimales, le poids atomique de l’hydrogène est de 1,008 amu et celui de l’oxygène est de 15,999 amu. La masse moléculaire de l’eau est donc de (21,008)+(115,999)=2,016+15,999=18,015 amu. Comme les poids atomiques sont des valeurs moyennes, les poids moléculaires sont également des valeurs moyennes. En moyenne, une molécule d’eau ordinaire pèse 18,015 amu. L’hydrogène et l’oxygène sont tous deux constitués de plusieurs isotopes. Un isotope de l’hydrogène est le deutérium, ou hydrogène lourd. Les atomes de deutérium sont environ deux fois plus massifs que la moyenne de tous les atomes d’hydrogène de l’eau ordinaire. Par conséquent, l’eau qui ne contient que des atomes de deutérium, appelée eau lourde, a un poids moléculaire plus élevé que l’eau ordinaire. Certaines substances, notamment les composés ioniques comme le sel ordinaire, ne sont pas constituées de molécules et n’ont donc ni formule moléculaire ni poids moléculaire.

Les poids moléculaires des substances peuvent être déterminés expérimentalement de diverses manières, la méthode employée dépendant généralement de l’état (solide, liquide ou gazeux) de la substance. Les méthodes de détermination des masses moléculaires des substances gazeuses sont basées sur la loi d’Avogadro, qui stipule que, dans des conditions données de température et de pression, un volume donné de tout gaz contient un nombre spécifique de molécules de ce gaz ; ainsi, une comparaison des masses de volumes égaux de différents gaz dans les mêmes conditions de température et de pression est équivalente à une comparaison directe des masses des molécules des gaz. Les masses moléculaires des substances qui ne sont pas normalement gazeuses et ne s’évaporent pas sans se décomposer sont parfois déterminées à partir de leurs effets sur le point de fusion, le point d’ébullition, la pression de vapeur ou la pression osmotique d’un solvant (voir propriétés colligatives). Toutefois, si la substance s’ionise ou ne se sépare pas complètement en molécules, le poids moléculaire ainsi déterminé sera erroné. Des masses moléculaires très précises sont parfois déterminées en utilisant le spectrographe de masse.

Certaines substances, par exemple les protéines, les virus et certains polymères synthétiques, ont des masses moléculaires très élevées. Ces poids moléculaires peuvent être déterminés par la mesure de la vitesse de sédimentation dans une ultracentrifugeuse, par photométrie par diffusion de la lumière, ou par d’autres méthodes. Ces méthodes peuvent donner des résultats différents, car les molécules d’une substance telle qu’un polymère n’ont généralement pas toutes exactement la même masse moléculaire. Ces méthodes permettent de déterminer une masse moléculaire moyenne pour les molécules de l’échantillon. La masse moléculaire moyenne en nombre déterminée par la méthode de l’ultracentrifugation donne une valeur égale au poids de l’échantillon divisé par le nombre de molécules dans l’échantillon. Cette masse moléculaire moyenne en nombre peut également être déterminée par d’autres méthodes basées sur la mesure des propriétés colligatives. La méthode de diffusion de la lumière détermine ce que l’on appelle la masse moléculaire moyenne en poids. Bien que cette valeur puisse être la même que la masse moléculaire moyenne en nombre si toutes les molécules ont pratiquement le même poids, elle sera plus élevée si certaines des molécules sont plus lourdes que d’autres.