Chapitre 1

Chapitre 1Grandeurs physiques et quantités de matièreI- Nécessité de la mesure en chimie Mesurer pour rechercher :- mesure de quantités de différentes espèces dans l’eau, l’air, le sol…- mesure de quantités d’espèces chimiques présentes dans l’organisme Mesurer pour contrôler :- composition d’un produit alimentaire- contrôle des normes sanitaires (eau, air…) Mesurer pour produire ou préparer :- préparation de médicament- protocoles de synthèse dans l’industrie- recettes de cuisineII- Rappels sur la quantité de matière1- Définition de la moleUne mole correspond à un ensemble de N A entités chimiques identiques présentes dans unéchantillon.N A est appelée constante d’Avogadro et vaut : N A = 6,02.10 23 mol -12- Masse et quantité de matièreUne masse m(X) d’un échantillon X de masse molaire M(X) correspond une quantité de matièren(X) égale à :n ( X ) =m(X )M ( X )- n(X) quantité de matière de l'espèce X en mol- m(X) masse de l'espèce X en kg ou en g- M(X) masse molaire de l'espèce X en kg.mol -1 ou eng.mol -1Remarques :• Si l'espèce X est atomique, M(X) est donnée dans le tableau périodique des éléments.• Si l'espèces X est moléculaire, M(X) doit être calculée à partir des données du tableaupériodique des éléments en effectuant la somme des masses molaires atomiques de tous lesatomes constituant la molécule.• Si l'espèce (X) est un solide ionique, M(X) doit être calculée à partir des données du tableaupériodique des éléments en effectuant la somme des masses molaires atomiques des élémentsfigurant dans la formule statistique de X.3- Volume et quantité de matièreLa masse m(X) d’un liquide X de volume V(X) et de masse volumique ρ(X) est donnée par larelation :m( X ) = ρ(X ). V ( X )- m(X) masse du corps X en kg ou en g- V(X) volume du corps X en m 3 ou en cm 3- ρ(X) masse volumique du corps X en kg.m -3 ou en g.cm -3

On peut donc exprimer la quantité de matière n(X) de ce liquide par la relation :n(X ) =m(X )M ( X )=ρ(X ). V ( X )M ' X )4- Quantité de matière d’un gaz Dans les normales de températures et de pression (T = 20°c et P =1013 hPa), le volume Vd’un gaz correspond à une quantité de matière n donnée par la relation :n =VV m- n: quantité de matière de gaz en mol- V: volume du gaz en L- V m : volume molaire des gaz dans la même unité que V etdans les mêmes conditions de pression et de température(V m = 24 L.mol -1 (à 20°c et 1013 hPa)) Si le gaz peut être assimilé à un gaz parfait, on peut également écrire :P . V = n.R.T- P: pression du gaz en Pa- V: volume du gaz en m -3- n: quantité de matière de gaz en mol- T: température absolue du gaz en K- R: constante des gaz parfaits. R=8,32 SI (J.mol -1 .K -1 )5- Solution et quantité de matièreLa concentration molaire d'une espèce X en solution est la quantité de matière de l'espèce Xpar litre de solution.[ X ]n(X )=Vn(X): quantité de matière de l'espèce X en molV: volume de la solution en L[X]: Concentration de l'espèce X en solution en mol.L -1III- Rappels sur le suivi d’une transformation chimiqueIl est possible de suivre l’évolution d’une réaction chimique à l’aide d’un tableau d’avancement.L’avancement x est une grandeur exprimée en mole.Exemple : Réaction de 0,020 mol d’oxyde de cuivre (II) et 0,050 mol de carboneEquation de la réaction 2 CuO (s) + C (s) CO 2(g) + 2 CuEtat dusystèmeAvancement x(en mol)Quantités de matière (en mol)Etat initial 0 0,020 0,050 0 0Pendant laréactionxEtat final X max=