peso molecolare, peso di una molecola di una sostanza espresso in unità di massa atomica (amu). Il peso molecolare può essere calcolato dalla formula molecolare della sostanza; è la somma dei pesi atomici degli atomi che compongono la molecola. Per esempio, l’acqua ha la formula molecolare H2O, che indica che ci sono due atomi di idrogeno e un atomo di ossigeno in una molecola d’acqua. Arrotondato al terzo decimale, il peso atomico dell’idrogeno è 1,008 amu e quello dell’ossigeno è 15,999 amu. Il peso molecolare dell’acqua è quindi (21,008)+(115,999)=2,016+15,999=18,015 amu. Poiché i pesi atomici sono valori medi, anche i pesi molecolari sono valori medi. In media, una molecola di acqua ordinaria pesa 18,015 amu. Sia l’idrogeno che l’ossigeno sono composti da diversi isotopi. Un isotopo dell’idrogeno è il deuterio, o idrogeno pesante. Gli atomi di deuterio sono circa due volte più massicci della media di tutti gli atomi di idrogeno nell’acqua ordinaria. Quindi l’acqua che contiene solo atomi di deuterio, chiamata acqua pesante, ha un peso molecolare più alto dell’acqua ordinaria. Alcune sostanze, specialmente i composti ionici come il sale comune, non sono fatte di molecole e quindi non hanno né una formula molecolare né un peso molecolare.

I pesi molecolari delle sostanze possono essere determinati sperimentalmente in vari modi, il metodo impiegato di solito dipende dallo stato (solido, liquido o gas) della sostanza. I metodi per determinare i pesi molecolari delle sostanze gassose sono basati sulla legge di Avogadro, che afferma che in determinate condizioni di temperatura e pressione un dato volume di qualsiasi gas contiene un numero specifico di molecole del gas; quindi un confronto dei pesi di volumi uguali di gas diversi nelle stesse condizioni di temperatura e pressione è equivalente a un confronto diretto dei pesi delle molecole dei gas. I pesi molecolari di sostanze che non sono normalmente gassose e non evaporano senza decomposizione sono talvolta determinati dai loro effetti sul punto di fusione, sul punto di ebollizione, sulla pressione di vapore o sulla pressione osmotica di qualche solvente (vedi proprietà colligative). Tuttavia, se la sostanza si ionizza o non si separa completamente in molecole, il peso molecolare così determinato sarà errato. Pesi molecolari molto accurati sono talvolta determinati utilizzando lo spettrografo di massa.

Alcune sostanze, ad esempio le proteine, i virus e alcuni polimeri sintetici, hanno pesi molecolari molto elevati. Questi pesi molecolari possono essere determinati dalla misurazione della velocità di sedimentazione in una ultracentrifuga, dalla fotometria a diffusione di luce o da altri metodi. I metodi possono dare risultati diversi, poiché di solito le molecole di una sostanza come un polimero non hanno tutte esattamente lo stesso peso molecolare. Questi metodi determinano un peso molecolare medio per le molecole del campione. Il peso molecolare numero-medio determinato dal metodo dell’ultracentrifuga dà un valore che è uguale al peso del campione diviso per il numero di molecole nel campione. Questo peso molecolare medio numerico può anche essere determinato con altri metodi basati sulla misurazione delle proprietà colligative. Il metodo della diffusione della luce determina il cosiddetto peso molecolare medio ponderale. Anche se questo può essere lo stesso valore del peso molecolare medio del numero se tutte le molecole hanno quasi lo stesso peso, sarà più alto se alcune molecole sono più pesanti di altre.