La massa molecular s'expressa com la suma de les masses dels àtoms que formen la molècula d'una substància. Normalment s'expressa en a.u.m., (unitats de massa atòmica), de vegades també anomenat d alton i indicat per D. Per a 1 a.m.u. avui s'accepta 1/12 de la massa de C12 d'un àtom de carboni, que en unitats de massa és 1, 66057,10-27 kg.
Així, la massa atòmica d'hidrogen igual a 1 mostra que l'àtom d'hidrogen H1 és 12 vegades més lleuger que l'àtom de carboni C12. Multiplicant el pes molecular d'un compost químic per 1, 66057.10-27, obtenim el valor de la massa de la molècula en quilograms.
A la pràctica, però, utilitzen un valor més convenient Mot=M/D, on M és la massa de la molècula en les mateixes unitats de massa que D. La massa molecular de l'oxigen, expressada en unitats de carboni, és 16 x 2=32 (la molècula d'oxigen és diatòmica). De la mateixa manera, en els càlculs químics també es calculen els pesos moleculars d' altres compostos. El pes molecular de l'hidrogen, en què la molècula també és diatòmica, és, respectivament, 2 x 1=2.
El pes molecular és una característica de la massa mitjana d'una molècula, té en compte la composició isotòpica de tots els elements que formen una determinada substància química. Aquest indicador també es pot determinar per a una barreja de diverses substàncies, la composició de les quals es coneix. En particular, el pes molecular de l'aire es pot prendre com a 29.
A principis de la química, s'utilitzava el concepte de molècula gram. Avui, aquest concepte ha estat substituït per un mol: la quantitat d'una substància que conté el nombre de partícules (molècules, àtoms, ions) igual a la constant d'Avogadro (6,022 x 1023). Fins avui, també s'utilitza tradicionalment el terme pes molar (molecular). Però, a diferència del pes, que depèn de les coordenades geogràfiques, la massa és un paràmetre constant, de manera que encara és més correcte utilitzar aquest concepte.
El pes molecular de l'aire, com altres gasos, es pot trobar mitjançant la llei d'Avogadro. Aquesta llei estableix que en les mateixes condicions en els mateixos volums de gasos hi ha el mateix nombre de molècules. Com a resultat, a una determinada temperatura i pressió, un mol de gas ocuparà el mateix volum. Tenint en compte que aquesta llei s'observa estrictament per als gasos ideals, un mol de gas que conté 6.022 x 1023 ocupa a 0 °C i una pressió d'1 atmosfera un volum igual a 22.414 litres.
El pes molecular de l'aire o qualsevol altra substància gasosa és el següent. La massa d'algun volum conegut de gas es determina amb certesapressió i temperatura. A continuació, s'introdueixen correccions per a la no idealitat del gas real, i utilitzant l'equació de Clapeyron PV=RT, el volum es redueix a condicions de pressió d'1 atmosfera i 0 ° C. A més, coneixent el volum i la massa en aquestes condicions per un gas ideal, és fàcil calcular la massa de 22,414 litres de la substància gasosa estudiada, és a dir, el seu pes molecular. Així es va determinar el pes molecular de l'aire.
Aquest mètode proporciona valors bastant precisos dels pesos moleculars, que de vegades s'utilitzen fins i tot per determinar els pesos atòmics dels compostos químics. Per a una estimació aproximada del pes molecular, normalment se suposa que el gas és ideal i no es fan correccions addicionals.
El mètode anterior s'utilitza sovint per determinar els pesos moleculars de líquids volàtils.
