Chapitre n°VI – La quantité de matière, son unité, la mole I- Masse m et nombre N d’entité chimique La masse d’une entité chimique s’obtient en additionnant la masse de tous les atomes qui la constitue. L’unité légale de masse est le kilogramme (kg) II- Nombre N d’entités Le nombre N d’entités (atome ion ou molécule) contenu dans un échantillon de corps pur de masse m est égale à : N= m / m(entité) Unités : N sans unité, m et m(entité) dans la même unité (kilogramme ou gramme généralement) III- Quantité de matière ‘n’ 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).N = m/m(atome) = 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. Ce paquet appelé mole comporte toujours le même nombre d’entités. 2- Définition de la mole Une mole d’entités (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. 3- La constante ou nombre d’Avogadro NA N = n(mol) x NA(mol-1) IV- Masses molaire 1- Masse molaire atomique La masse molaire atomique d’un élément est la masse d’une mole d’atomes de cet élément. Son unité est le gramme par mole (symbole : g.mol-1). Application 1 : Calculez la masse molaire M(O) de l’atome d’oxygène et exprimez la en gramme par mole. Données : masse d’un atome d’oxygène mO= 2,67.10-26 kg Correction : Masse molaire de l’oxygène = masse d’un atome d’oxygène nombre d’atomes par mole (constante d’Avogadro) M(O) = 2,67 10-26 6,021023 = 0,0160 kg.mol-1 M(O) = 0,0160103 g.mol-1 = 16,0 g.mol-1 2- Masse molaire moléculaire La masse molaire moléculaire d’une espèce chimique moléculaire représente la masse d’une mole de ses molécules. Elle est égale à la somme des masses molaires atomiques des atomes présents dans la molécule. Elle s’exprime en gramme par mole. 3- Masse molaire ionique La masse molaire d’une espèce chimique ionique représente la masse d’une mole de ses ions. Elle est égale à la somme des masses molaires atomiques des atomes présents dans l’ion. Elle s’exprime en gramme par mole. 4- Cas d’atomes isotopes La masse molaire atomique d’un élément est la masse d’une mole d’atomes de cet élément, les proportions des différents isotopes étant celles que l’on rencontre dans la nature. La masse molaire atomique s’exprime en gramme par mole. V- Détermination de quantités de matière. 1- Masse et quantité de matière D’après la définition de la masse molaire M, la masse m d’un échantillon d’une espèce chimique et la quantité de matière n correspondante sont reliées par : m = n.M n = m/M m en g, n en mol, M en g.mol-1 2- Volume et quantité de matière Le volume molaire, noté Vm, d’une espèce chimique est le volume occupé par une mole de cette espèce. Le volume V d’un échantillon de cette espèce et la quantité de matière n correspondante sont reliés par : V = n.Vm n = V/Vm V en L, n en mol, Vm en L.mol-1 3- Volume molaire d’un gaz . Le volume molaire d’un gaz est indépendant de la nature du gaz. Il dépend des conditions de température et de pression.