L’univers





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Chapitre 9 : la mole, unité de quantité de matière







Table des matières

L’univers 1

Chapitre 9 : la mole, unité de quantité de matière 1

I) quantité de matière   1

1.1) De l’échelle microscopique à l’échelle macroscopique : 1

2.2) Définition de la mole Vidéo 1

3.3) La constante ou nombre d’Avogadro NA Vidéo 1

II) Masse molaire 1

4. 1) Masse molaire atomique M Vidéo  1

5.2) Masse molaire ionique M 2

6.3) Masse molaire moléculaire M Vidéo 2

I) quantité de matière  

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 = 3,8.1022 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…). Ce paquet appelé mole comporte toujours le même nombre d’entités.

 

2) Définition de la mole Vidéo

Une mole d’entités élémentaires chimiques (atomes, ions, molécules) est la quantité de matière d’un système contenant 6,02.1023 entités. Elle est notée avec la lettre ‘n’.

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



Exemple :

- dans 1 mole d’atomes de fer, il y a 1x6,02.1023 atomes de fer. On note cette quantité de matière : n(Fe) = 1,00 mol

 - dans 2 moles d’ions cuivre Cu2+, il y a 2x6,02.1023 = 12,0.x1023 ions cuivre

n(Cu2+) = 2,00 mol


Pourquoi ce nombre 6,02x1023 ? Calculer la masse 'm' d’une mole de nucléons (masse d’un nucléon m = 1,67x10-27 kg).

Réponse Vidéo

m = 6,02x1023x1,67x10-27 = 1,00x10-3 kg = 1,00 g

Une mole de nucléons (6,02x1023 nucléons ) pèse environ 1 gramme.

3) La constante ou nombre d’Avogadro NA Vidéo

Le nombre d’entités N constituant un échantillon est égal au produit de la quantité de matière n par le nombre d’Avogadro N:

N = n.NA

Avec NA = 6,02.1023 mol-1 appelée constante ou nombre d’Avogadro.



Exemple: n(O2) = 0,5 mol, le nombre de molécules de dioxygène correspondant à cette quantité de matière est :

N(O2) = n(O2).NA

N(O2) = 0,5x6,02.1023 = 3x1023 molécules

II) Masse molaire

 1) Masse molaire atomique M Vidéo 

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 sur la quantité de matière n(mol) que cela représente :


C’est une caractéristique d’un élément, elle apparaît dans la classification périodique.
Exemple :

- la masse molaire atomique de l'hydrogène est de 1,0 g/mol. Elle sera notée M(H) = 1,0 g.mol-1. Cela signifie qu’une mole d’hydrogène (6,02x1023 atomes) pèse 1,0 g.

- la masse molaire atomique du carbone est 12 g.mol-1. Elle sera notée : M(C) = 12 g.mol-1. Cela signifie qu’une mole de carbone (6,02x1023 atomes) pèse 12,0 g.
On fait réagir au cours d'une combustion m = 24 g de carbone. Quelle quantité de matière n(C) cela représente-il?


Remarque: lorsqu’un élément possède des isotopes, la masse molaire atomique tient compte des proportions naturelles de ces isotopes. Dans la nature il y a 75,8% d’isotope de chlore 35 et 24,2 % d’isotope de chlore 37. quelle est la masse molaire atomique du chlore ?

M(Cl) = 0,758x35 + 0,242x37 = 35,5 g.mol-1

 

2) Masse molaire ionique M

La masse molaire ionique correspond à la masse d'une mole d'ion. Elle est égale au rapport de la masse m d’ion sur la quantité de matière n d’ion. Elle est notée M :

 Unité : M( g.mol-1), m(g), n(mol)



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 : la masse molaire ionique de l'ion chlorure est peu différente de la masse molaire atomique de l'élément chlore:

M (Cl) = M (Cl-) = 35, 5 g.mol-1;

3) Masse molaire moléculaire M Vidéo

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. Elle est notée M. Elle est égale au rapport de la masse m de molécule sur la quantité de matière de molécules :

M=m/n

Unité : M(g.mol-1)



Exemples :

- la masse molaire moléculaire de l'eau H2O est égale à 2 fois la masse molaire atomique de l’hydrogène M(H), plus une fois la masse molaire atomique de l’oxygène M(O):

M(H2O) = 2.M(H) + 1M(O) = 18 g.mol-1

Quelle est la masse molaire moléculaire de l’espèce chimique de formule brute C8H8O?
M(C8H8O6) = 8.M(C) + 8.M(H) + 6.M(O) = 200 g.mol-1

Programme officiel

LA SANTÉ

Les citoyens doivent acquérir une culture scientifique de façon à procéder à des choix raisonnés en matière de santé. L'objectif de ce thème est de montrer et d’expliquer le rôle des sciences physiques et chimiques dans les domaines du diagnostic médical et des médicaments.
NOTIONS ET CONTENUS

COMPÉTENCES ATTENDUES
Le diagnostic médical : l’analyse de signaux périodiques, l’utilisation de l'imagerie et des analyses médicales permettent d’établir un diagnostic. Des exemples seront pris dans le domaine de la santé (électrocardiogramme, électroencéphalogramme, radiographie, échographie, fibroscopie, …). L’observation de résultats d’analyses médicales permet d’introduire les notions de concentration et d’espèces chimiques ainsi que des considérations sur la constitution et la structure de la matière.



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