La mole et la quantité de matière : ملخص شامل للجذع المشترك علمي
Introduction
Dans cet article, nous mettons à votre disposition un résumé simplifié du cours “La mole et la quantité de matière” destiné au niveau tronc commun sciences.
Dans ce cours, nous allons traiter les axes suivants :
- Définition de la mole et de la quantité de matière.
- Masse molaire atomique et moléculaire.
- Relation entre la quantité de matière (n), la masse (m) et le volume (V).
- Volume molaire et densité des gaz.
Enfin, nous présenterons des exercices d’application corrigés pour maîtriser les relations fondamentales du calcul de la quantité de matière.
1- Définition de la mole
La mole est définie comme la quantité de matière d’un système contenant un nombre de particules égal à 6,02 × 1023 particules (atomes, molécules, ions, électrons, …).
- Le nombre 6,02 × 1023 mol-1 s’appelle la constante d'Avogadro, notée NA.
- La quantité de matière d'un système est le nombre de moles contenues dans ce système, notée n, son unité est la mole (mol).
2- Quantité de matière d’un échantillon
La quantité de matière n est donnée par la relation suivante :
n = N / NA
- N : Le nombre d’entités chimiques (atomes, ions, molécules).
- NA : La constante d’Avogadro (6,02 × 1023 mol-1).
- n : La quantité de matière en (mol).
II- La masse molaire
1- La masse molaire atomique
La masse molaire atomique d’un élément chimique X est notée M(X), et son unité est le g.mol-1.
Exemples : M(H) = 1 g.mol-1 ; M(C) = 12 g.mol-1 ; M(O) = 16 g.mol-1.
2- La masse molaire moléculaire
Elle est égale à la somme des masses molaires atomiques des atomes constituant la molécule :
M(XαYβZγ) = α × M(X) + β × M(Y) + γ × M(Z)
Calculer la masse molaire des molécules suivantes :
- H2O : M(H2O) = 2×M(H) + M(O) = 18 g/mol
- CO2 : M(CO2) = M(C) + 2×M(O) = 44 g/mol
- NH3 : M(NH3) = M(N) + 3×M(H) = 17 g/mol
3- Relation entre quantité de matière (n) et masse (m)
La quantité de matière n(X) d’un échantillon de masse m(X) est donnée par :
n(X) = m(X) / M(X)
Échantillon de NaCl de masse m = 10g. (M(Na)=23 ; M(Cl)=35,5)
- M(NaCl) = 23 + 35,5 = 58,5 g/mol
- n(NaCl) = 10 / 58,5 ≈ 0,17 mol
- N = n × NA = 0,17 × 6,02 × 1023 ≈ 1,023 × 1023 molécules
III- La quantité de matière d’un gaz
1- Volume molaire des gaz (Vm)
C'est le volume occupé par une mole de gaz dans des conditions données de pression (P) et de température (T). Unité : L.mol-1.
- Conditions ordinaires (20°C, 1atm) : Vm = 24 L.mol-1
- Conditions normales (0°C, 1atm) : Vm = 22,4 L.mol-1
2- Relation entre n et le volume (V)
n(X) = V(X) / Vm
3- La densité d’un gaz par rapport à l’air
La densité d est le rapport entre la masse volumique du gaz et celle de l’air :
d = ρgaz / ρair ou approximativement d ≈ M / 29
Bouteille de V = 500mL (0,5 L) remplie de O2. (Vm = 24 L/mol)
- n(O2) = 0,5 / 24 ≈ 0,02 mol
- d ≈ M(O2) / 29 = 32 / 29 ≈ 1,1
Conclusion
La quantité de matière est une grandeur fondamentale en chimie. Elle permet de faire le lien entre le monde microscopique (atomes, molécules) et le monde macroscopique (masse, volume), ce qui est essentiel pour suivre les transformations chimiques.
