Title: Quantité de matière
Course: Parcours > Section: Olivier Lot

cours sur la quantité de matière

LA MOLE

origine du document : http://thierry.col2.free.fr/restreint/exovideo_lycee/cours_seconde/5_la_mole.htm

I. LA MOLE : UNITE DE QUANTITE DE MATIERE :

1.1. De l’échelle microscopique à l’échelle macroscopique :

Pour pratiquer la chimie, les chimistes doivent dénombrer le nombre d’atomes, d’ions ou de molécules appelés « entités chimiques » (échelle microscopique) présentes dans les échantillons de matière qu’ils manipulent à l’échelle humaine (échelle macroscopique).

Exemple : Le nombre d’atomes de fer contenu dans un échantillon de masse m = 3,5 g sachant que la masse d’un atome fer est égale à 9,3.10^-23 g se calcul ainsi : N = 3,5 / 9.3.10^-23 = 3,8.10^22 atomes.

Ces nombres sont si grands que les chimistes ont eu l’idée, pour faciliter le décompte, de regrouper les entités chimiques en « paquets » comme dans la vie courante (Ex : feuilles de papier regroupées en rames de 500 feuilles, œufs regroupés par 6 ou 12…) comportant toujours le même nombre d’entités.

1.2. Définition :

Une mole d’entités élémentaires chimiques (atomes, ions, molécules …) est la quantité de matière d’un système contenant 6,02.10^23 entités. Elle est notée avec la lettre ‘n’.

La mole est l’unité de quantité de matière, son symbole est mol..

1.3. La constante d’Avogadro :

Exemple :

Dans 1 mole d’atomes de fer, il y a 1x6,02.10^23 atomes de fer. (=6,02.10^23)

Dans 2 moles d’atomes de fer, il y a 2x6,02.10^23 atomes de fer.(=12,04.10^23)

Dans 5 moles d’atomes de fer, il y a 5x6,02.10^23 atomes de fer.(=3,01.10^24)

Il y a proportionnalité entre la quantité de matière n et le nombre d’entités N constituant un échantillon : N = n.N_A

Avec N_A = 6,02.10^23 mol^-1 appelée constante d’Avogadro

II. LA MASSE MOLAIRE :

1) Masse molaire atomique :

La masse molaire atomique d’un élément correspond à la masse d’une mole d’atomes de cet élément.On la note M et elle s’exprime en g.mol^-1.

La masse molaire atomique d’un élément est égale au rapport de la masse ‘m (g) ’ de cet élément par la quantité de matière n(mol) que cela représente :

2) Masse molaire ionique

La masse d’un électron est négligeable devant celle d’un nucléon. Par conséquent la masse d’un atome est peu différente de celle de l’ion correspondant. La masse d’une mole d’atome est donc peu différente de la masse d’une mole d’ions.

La masse molaire atomique est peu différente de la masse molaire ionique

exemple : M(Cu) = M(Cu^2+) = 63,5 g.mol^-1.

3) Masse molaire moléculaire :

La masse molaire moléculaire représente la masse d’une mole de molécules. Elle est égale à la somme des masses molaires atomiques des éléments constituant la molécule. Unité : g.mol^-1. Elle est notée M.

Exemples : M(H_2O) = 2.M(H) + 1M(O) = 18 g.mol^-1

III . Détermination de quantités de matière :

3.1. Masse et quantité de matière :

La quantité de matière n d’un échantillon de masse m est égale à : n = m / M

Avec n en mol ; m en g et M en g.mol^-1

3.2 Volume molaire d’un gaz :

Pour les liquides et les solides, la même quantité de matière d’espèces chimiques différentes ne représente pas ni le même volume ni la même masse.

Le cas des gaz est particulier : Des volumes égaux de gaz différents, pris dans les mêmes conditions de température et de pression, renferment le même nombre de molécules, donc le même nombre de moles.

Le volume occupé par une mole de gaz, dans des conditions données, est indépendant de la nature du gaz. Le volume molaire est le rapport du volume de gaz par le nombre de mole qu’il contient. On le note Vm et s’exprime en L.mol^-1

Dans les mêmes conditions de température et de pression tous les gaz ont le même volume molaire.

A t=20°C et P=1bar V_m = 24 L.mol^-1

A t=0°C et P=1bar V_m = 22,4 L.mol^-1