1 La quantité de matière - Numilog

1 La quantité de matière
1. EN QUELQUES MOTS…
Un échantillon de matière contient un très grand nombre d’atomes, d’ions ou de molécules.
Par exemple, un morceau de 1 gramme de cuivre est constitué de près de 10 22 atomes de
cuivre.
Afin de ne pas utiliser de tels nombres, on a créé une échelle plus adaptée : la quantité de
matière.
2. CE QU’IL FAUT RETENIR…
a) Définition de la quantité de matière
Pour compter un grand nombre d’objets, il est pratique de les regrouper. Ainsi, on compte les
entités chimiques (atomes, ions ou molécules ou autres) par paquets.
c Chaque paquet ne contient qu’une seule sorte d’entité chimique.
c Chaque paquet contient le même nombre d’entités.
Un paquet correspond à une mole d’entité chimique.
Par convention, la mole est la quantité de matière d’un système contenant autant d’entités chimiques
qu’il y a d’atomes de carbone dans 12,00 g de carbone 6C
, c’est-à-dire 6,02. 10 23 entités.
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Ce nombre, noté N A est appelé constante d’Avogadro.
Une mole, c’est un paquet qui contient 6,02.10 23 entités chimiques identiques.
Grandeur Symbole Unité Symbole de l’unité
Quantité de matière n mole mol
Il faut toujours préciser l’entité chimique considérée.
b) Calculs impliquant la quantité de matière
* Calcul d’une quantité de matière
N = n×
N A
N : nombre d’entités chimiques (nombre d’atomes, d’ions, de molécules
ou autres)
n : quantité de matière correspondante (mol)
N A : constante d’Avogadro = 6,02. 10 23 mol –1
* Calcul de la masse d’une quantité de matière
On définit pour cela la masse molaire : masse d’une mole d’entités, notée M en g.mol –1 .
m = n×
M
m : masse de l’échantillon (g)
n : quantité de matière (mol)
M : masse molaire (g.mol –1 )
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Fiche 1 • La quantité de matière
* Calcul du volume d’une quantité de matière
On définit pour cela le volume molaire : volume d’une mole d’entités, notée V m en L.mol –1 .
V = V m × n
V : volume de l’échantillon (L)
n : la quantité de matière (mol)
V m : volume molaire (L.mol –1 )
Tous les gaz ont le même volume molaire V m . Par exemple, à T = 0 °C et P = 1,013 bar
(conditions normales de température et de pression), V m (gaz) = 22,4 L.mol –1 .
3. EN PRATIQUE…
c Déterminons la quantité de matière correspondant à 1,5.10 24 molécules de sulfate de cuivre
hydraté CuSO 4 , 5 H 2 O.
N
1,5.10
n(CuSO 4 , 5 H 2 O) = ------ c’est-à-dire : n(CuSO 4 , 5 H 2 O) = ---------------------
24
6,02.10 23
N A
n(CuSO 4 , 5 H 2 O) = 2,5 mol
Déterminons la masse de cet échantillon :
m(CuSO 4 , 5 H 2 O) = n(CuSO 4 , 5 H 2 O) ¥ M(CuSO 4 , 5 H 2 O)
Ne pas oublier les 5H 2 O dans le calcul de la masse molaire.
Ainsi, m(CuSO 4 , 5 H 2 O) = 2,5 ¥ 249,6 = 6,2.10 2 g.
c Maintenant, cherchons combien il y a de molécules de butane C 4 H 10 dans un flacon de
25 mL dans les conditions normales de température et de pression (V m (gaz) = 22,4 L.mol –1 )
N = n(C 4 H 10 ) ¥ N A
V
Or, n(C 4 H 10 ) = ------- donc N = -------
V
¥ N A
Ainsi, N =
25.10
-----------------
–3
22,4
V m
¥ 6,02.10 23 = 6,7.10 20 molécules
c Enfin, calculons la quantité de matière d’acide ascorbique contenu dans un comprimé de
vitamine C, contenant 500 mg d’acide ascorbique C 6 H 8 O 6 .
mC (
n(C 6 H 8 O 6 ) = 6 H 8 O 6 )
------------------------------
MC ( 6 H 8 O 6 )
V m
500.10
Ainsi, n(C 6 H 8 O 6 ) = --------------------
–3
= 2,84.10 –3 mol.
176,0
3