Leçons de niveau 11

Transformations de la matière/La mole : unité de quantité de matière

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La mole : unité de quantité de matière
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Chapitre no 1
Leçon : Transformations de la matière
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Chap. suiv. :Solution et concentration molaire
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Dans ce chapitre nous allons apprendre ce qu'est une mole et quelle utilisation on en fait en chimie.

Comment se fait la notion ?[modifier | modifier le wikicode]

Notion de quantité de matière[modifier | modifier le wikicode]

Au cours de ses activités, le chimiste est amené à connaître de façon précise le nombre d'atomes ou de molécules qu’il manipule. Il lui est cependant impossible de les dénombrer un à un, étant données leur petite masse et leur petite taille ! Le chimiste contourne cette impossibilité matérielle et dénombre les entités contenues dans un échantillon à partir de la masse ou du volume de cet échantillon.

Le moindre échantillon d'une espèce chimique contient un nombre N d'entités chimiques très important, impossible à évaluer directement. Un échantillon de fer pesant 10 g contient environ 10²³ atomes de fer.

Les chimistes ont inventé une nouvelle grandeur macroscopique (grandeur mesurable à l'échelle humaine) appelée quantité de matière, pour dénombrer les entités d'un échantillon quel que soit l'espèce chimique le constituant.

Pour définir la quantité de matière, on crée un « paquet unitaire » dont on précise le nombre exact Npaquet d'entités qu’il contient. La quantité de matière, noté n, contenue dans un échantillon constitué de N entités est donnée par la relation : .

La mole : unité de quantité de matière[modifier | modifier le wikicode]

Le « paquet unitaire » de référence servant à la détermination de la quantité de matière en chimie s’appelle la mole. Elle est définie de la façon suivante :


Dans une mole, le nombre d'entité chimique est le nombre d'Avogadro : .

Masse molaire et volume molaire[modifier | modifier le wikicode]

Pour déterminer la quantité de matière n ( ou nombre de mole ) d'une espèce chimique dans un échantillon, on utilise des grandeurs mesurables à l'échelle humaine : la masse molaire ou le volume molaire.

La masse molaire[modifier | modifier le wikicode]


Notée M, son unité est le gramme par mole (g⋅mol⁻¹).

Les masses molaires des éléments tiennent compte des proportions isotopiques des éléments. Elles ont été déterminées pour tous les éléments et sont consignées dans la classification périodique des éléments.

Exemples : la masse molaire atomique de l'élément carbone est 12 g⋅mol⁻¹, c'est-à-dire qu'une mole de l'élément carbone a une masse de 12 g.

Remarques : la masse molaire d'un ion monoatomique

Les ions monoatomiques présentent, comparativement aux atomes, un excès ou un défaut d'électrons. La masse des électrons, très faible par rapport à celle du noyau, est négligeable. On ne tient donc pas compte de la différence de masse entre l'ion et l'atome correspondant.


Elle se calcule en effectuant la somme des masses molaires atomiques de tous les atomes constituant la molécule. Notée M, son unité est le gramme par mole (g⋅mol⁻¹).

Exemples :

La masse moléculaire de la molécule d'aspirine : M(C₉H₈O₄) = 9M(C) + 8M(H) + 4M(O) = 9 × 12 + 8 × 1 + 4 × 16 = 180 g⋅mol⁻¹.

Remarque : La masse d'un ion polyatomique

La masse d'une mole d'ions polyatomiques se calcule comme la masse molaire moléculaire, sans tenir compte de la charge car la masse des électrons est négligeable.

Le volume molaire[modifier | modifier le wikicode]


D'après la loi d'Avogadro-Ampère, le volume occupé par une mole de gaz ne dépend pas de la nature du gaz mais dépend plutôt de la température et de la pression.

exemple : À la pression atmosphérique (1 015 hPa) et à 20 °C : Vm = 24 L⋅mol⁻¹ tandis qu’à 50 °C à la même pression : Vm = 26,5 L⋅mol⁻¹.

Détermination d'une quantité de matière[modifier | modifier le wikicode]

Relation entre quantité de matière et masse[modifier | modifier le wikicode]

Quelle est la quantité de matière contenue dans un échantillon de cuivre de 22 g de cuivre ?


M(Cu) = 63,5 g⋅mol⁻¹

m = 22 g


Il y a donc 0,35 × 6,02⋅10²³ atomes de cuivre dans l'échantillon soit environ 2.10²³ atomes.


Volume d'un échantillon et quantité de matière[modifier | modifier le wikicode]

Cas des solides et des liquides[modifier | modifier le wikicode]


Masse volumique de l'eau :


Image logo représentative de la faculté Voir les exercices sur : Valeur molaire ou valeur massique ?.



Cas des gaz[modifier | modifier le wikicode]


Cette relation est valable pour les gaz seulement