Dernière version du 18.03.2009 21h14
Sommaire
1 La mole, une unité de mesure
1.1 La mole mesure une quantité de matière
1.2 La constante d'Avogadro est le nombre d'atomes dans une mole
1.3 Déterminer le nombre d'entités à partir du nombre de moles
2 La masse molaire est la masse d'une mole d'entités
2.1 Déterminer le nombre de moles d'un échantillon à partir de sa masse
3 Le volume molaire des gaz est le volume occupé par une mole de gaz
3.1 Loi d'Avogadro-Ampère, l'indépendance de la nature du gaz
3.2 Déterminer la quantité de matière à partir du volume d'un gaz
4 Conclusion
[modifier (
modifier-228-section-1.cours)]La mole, une unité de mesure
[modifier ( modifier-228-section-2.cours)]La mole mesure une quantité de matière
Les chimistes dans leurs travaux ont besoin de mesurer des quantités de matière, de différentes substances. Cependant, les indicateurs directement accessibles comme la masse ou le volume ne sont pas représentatifs du nombre de molécules que contient un échantillon. Par exemple, comment savoir si un litre d'eau contient plus de molécules d'eau que un kilo de fer contient de molécules de fer ? C'est pour cela que les chimistes ont cherché à créer une unité de quantité de matière.
Il est possible d'exprimer directement en nombre d'entités (molécules, ions, électrons, atomes ...). Mais le moindre échantillon contient déjà des milliards d'entités, de l'ordre de et plus. Afin de travailler avec des nombres plus raisonnables, la mole a été inventée : il s'agit du nombre d'atomes dans 12g de carbone 12.
Le symbole de l'unité est mol et la quantité de matière est généralement notée n.
[modifier ( modifier-228-section-3.cours)]La constante d'Avogadro est le nombre d'atomes dans une mole
Cette constante a été nommée en hommage a Amedeo Avogadro (1776-1856). Elle est notée et correspond donc au nombre d'atomes dans 12g de carbone 12, soit
. Ainsi, la constante d'Avogadro vaut :
.
[modifier ( modifier-228-section-4.cours)]Déterminer le nombre d'entités à partir du nombre de moles
On utilise cette formule, qu'il est bien sûr possible de transformer pour trouver le nombre de moles.
est le nombre d'entités chimiques,
est le nombre de moles,
est la constante en
.
[modifier ( modifier-228-section-5.cours)]La masse molaire est la masse d'une mole d'entités
Une masse molaire, généralement notée , est exprimée en g.mol-¹. C'est la masse d'une mole d'entité.
Exemple : la masse molaire de la molécule d'eau, :
La masse molaire permet de déterminer la quantité de matière d'un échantillon dont on connaît la masse.
[modifier ( modifier-228-section-6.cours)]Déterminer le nombre de moles d'un échantillon à partir de sa masse
est la quantité de matière en moles (mol)
est la masse de l'échantillon en grammes (g)
est la masse molaire en grammes par mole (
)
[modifier ( modifier-228-section-7.cours)]Le volume molaire des gaz est le volume occupé par une mole de gaz
C'est le volume occupé par une mole de gaz. Le volume molaire est exprimé en litres par moles ().
[modifier ( modifier-228-section-8.cours)]Loi d'Avogadro-Ampère, l'indépendance de la nature du gaz
À température et pression données, le volume occupé par une mole de gaz est indépendant de la nature du gaz.
Dans les conditions normales de température et de pression CNTP, c'est-à-dire
ou
à 20°C et 1013hPa (température et pression ambiantes moyennes de l'atmosphère dans laquelle nous vivons).
[modifier ( modifier-228-section-9.cours)]Déterminer la quantité de matière à partir du volume d'un gaz
est la quantité de matière en moles (mol)
est le volume de l'échantillon en litres (L)
est le volume molaire en litres par moles (
)
[modifier ( modifier-228-section-10.cours)]Conclusion
La mole est incontournable en chimie, et après un certain temps d'adaptation, vous l'utiliserez sans y faire attention. Il est possible de la calculer à partir de la masse, du volume, et d'autres caractéristiques de l'échantillon, à partir de formules plutôt simples, et réutilisables dans de nombreux problèmes de chimie.