I. Situation d’apprentissage
Pour préparer des solutions au laboratoire ou interpréter des réactions, l’élève de 2nde C doit quantifier la matière. La mole et les grandeurs molaires (masse molaire, volume molaire, concentration) sont les outils de base de ces calculs.
II. Quantité de matière et mole
1. Quantité de matière n
La quantité de matière, notée n, se mesure en mole (mol). C’est le nombre de « paquets » d’entités (atomes, ions, molécules).
2. Nombre d’Avogadro
Une mole contient NA = 6,02 × 10²³ entités identiques (nombre d’Avogadro).
Si un échantillon contient N entités, alors :
n = N / NA
III. Masse molaire M et relation n, m, M
1. Masse molaire
La masse molaire M (en g·mol⁻¹) est la masse d’une mole d’une espèce chimique.
On la lit en général à partir de la classification périodique (ou elle est donnée dans l’énoncé).
2. Relation de base
Pour un échantillon de masse m (en g) d’une espèce de masse molaire M (en g·mol⁻¹), la quantité de matière est :
n = m / M
IV. Volume molaire gazeux
En conditions données (souvent précisées dans l’énoncé), une mole d’un gaz parfait occupe un volume Vm appelé volume molaire gazeux.
Si V est le volume (en L) occupé par le gaz :
n = V / Vm
V. Concentration molaire C
1. Définition
La concentration molaire C (en mol·L⁻¹) d’une espèce est :
C = n / V
avec n en mol et V (volume de solution) en L.
2. Combiner les relations
- Si n = m / M, alors C = m / (M × V).
- On peut ainsi relier la masse de soluté, le volume de solution et la concentration.
VI. Exercices d’application
- À partir d’une masse m dissoute dans un volume V, calculer la concentration C.
- À partir de la concentration et du volume, retrouver la quantité de matière ou la masse de soluté.
- Pour un gaz, utiliser Vm pour relier volume et quantité de matière.
VII. À retenir
✔ La mole est l’unité de quantité de matière ; 1 mol contient NA entités.
✔ n, m, M sont reliées par n = m / M.
✔ Pour un gaz parfait, n = V / Vm (V en L, Vm en L·mol⁻¹).
✔ La concentration molaire vérifie C = n / V.
Créé par Haniel_dev