matière

Pages: 7 (1691 mots) Publié le: 11 octobre 2014


Compter la matière




1) La mole : l’unité de quantité de matière

Dans 1 g de cuivre il y a 9,48 x 1021 atomes. Ce nombre est très grand! Il est donc nécessaire de compter la matière par "paquets". Un paquet est appelé mole.
Arbitrairement on a défini la mole comme la quantité de matière d’un système contenant autant d’objets qu’il y a d’atomes dans 12 g de carbone 12.
Le nombred’atomes de carbone contenus dans 12 g de carbone 12 est égal à 6,023 x 1023 .
Ce nombre 6,023 x 1023 est appelé nombre d'Avogadro, on le notera NA.
Une mole (mol) d'objets contient 6,023 x 1023 objets. Ces objets peuvent être des atomes, des ions, des molécules…

Exemple :
1 mole de bonbon équivaut à 6,02.1023 bonbons
2 moles de billes équivalent à 2.6,02.1023 billes
0,5 mole d’œufséquivaut à 0,5.6,02.1023 œufs


Si on note N le nombre d’objet contenus dans un échantillon, n la quantité de matière (c’est à dire le nombre de mole) dans cet échantillon , on a la relation suivante :

N = NA.n


Exemples :
Combien d'ions Ag+ représentent n(Ag+) = 1,50 x 10-3 mol d'ions Ag+?

Solution : N = NA.n = 6,023.1023 .1,5.10-3 = 9,03.1020 ions Ag+.
Dans l’échantillonétudié, il y a 9,03.1020 ions Ag+.


Quelle quantité de matière n(e-) représentent 2,0 x 1018 électrons?
Solution : n= N/NA= 2,0.1018/6,023 x 1023 = 3,3.10-6 mol d’électrons


2) La masse molaire
La masse molaire est la masse d’un échantillon contenant 1 mole d’objets. Elle est notée M et s’exprime en g.mol-1.

a) Masse molaire atomique
Par définition de la mole, une mole de carbone 12 aune masse de 12 g. Donc la masse molaire du carbone 12 est égale à 12 g.mol-1.
De la même façon, la masse molaire d’un atome a quasiment la même valeur que le nombre de masse de cet atome.
Par exemple, la masse molaire de l’atome est égale à 14,0 g.mol-1.
Mais ceci n’est valable que si l’on considère un échantillon contenant un seul isotope.
Les chimistes rencontrent des échantillonsconstitués par un mélange de plusieurs isotopes. Par exemple un échantillon de bore est formé d’un mélange de bore 10 (19,64% en pourcentage atomique) et de bore 11 (80,36%). La masse atomique que l’on utilise tient compte de ce mélange.
La masse molaire atomique d’un élément est la masse d’une mole d’atomes, la proportion des différents isotopes étant celle que l’on rencontre dans la nature.

Exemple :calculer la masse molaire de l’élément bore naturel connaissant les proportions atomiques données précédemment et les masses de une mole d’atomes de bore 10 (10,0129 g) et de bore 11 (11,0093 g).
Solution : Dans une mole de bore naturel, on trouve 0,1964mol de bore 10, soit une masse de (10,0129.0,1964) g et 0,8036 mol de bore 11 soit une masse de (11,0093.0,8036)g.
La masse molaire del’élément bore naturel MB est donnée par
MB= (10,0129.0,1964) + (11,0093.0,8036)= 10,8136 g.mol-1.

Pratiquement cette masse molaire atomique d’un élément , qui tient compte des mélanges naturels d’isotopes, est retrouvée dans le tableau périodique en haut et à droite de chaque case.

b) Masse molaire moléculaire
La masse d’une mole de molécules est appelée masse molaire moléculaire. Elle est égale àla somme des masses molaires atomiques des atomes présents dans la molécule.

Exemple : calculer la masse molaire de la molécule d’eau en cherchant les masses molaires atomiques dans une classification périodique.

Solution : La molécule d’eau a pour formule brute : H2O, c’est à dire qu’elle contient 2 atomes d’hydrogène et un atome d’oxygène.
Dans la classification périodique, on trouve lesmasses molaires atomiques nécessaires
MH= 1g .mol-1 MO= 16g.mol-1.
M(H2O) = 2.MH + 1.MO = 2.1 + 1.16 = 18 g.mol-1.


c) Masse molaire d’un ion
La masse molaire d’un ion polyatomique se calcule de la même façon que dans le cas d’une molécule. Comme les électrons ont des masses très faibles, on ne tient pas compte de la masse molaire des électrons en excés ou en défaut....
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