La mole : unité de quantité de matière

I – Définition

Pour pratiquer la chimie, les chimistes doivent dénombrer le nombre d'atomes, d'ions ou de molécules appelés « entités chimiques » (échelle microscopique) présentes dans les échantillons de matières qu'ils manipulent à l'échelle humaine (échelle microscopique)

Exemple : le nombre d'atomes de fer N contenu dans un échantillon de masse m = 3.5g est égale à N = 3.8 * 10²² atomes.

m(Fe) = A * Mnucléon = 56 * 1.67 * 10⁻²⁷

Donc N = m / m(Fe) = m / A * Mnucléon = m / 56 * 1.67 * 10⁻²⁷

Donc N = 3.5 / 56 * 1.67 * 10²² = 3.7 * 10²²

Ces nombres sont si grands que les chimistes ont eu l'idée pour faciliter le décompte, de regrouper les entité chimiques en « paquets » comme dans la vie courante : Une douzaine, une grosse, une myriade, ..

Les chimistes ont appelé ce paquet la « mole »

Une mole d'entités élémentaires chimiques (atomes, ions, molécules) est la quantité de matière d'un système contenant 6.02 * 10²³ entités. Elle est notée avec la lettre « n ». La mole est l'unité de la quantité de matière, son symbole « mol ».

Pourquoi 6.02 * 10²² ?
Cherchons le nombre d'atomes contenu dans 12g de carbone 12 ¹²C

N = 12 / 12 * 1.67 * 10⁻²⁴ = 5.89 * 10²³

Cette quantité de référence a été choisie arbitrairement. Elle est donnée par le Journal officiel du 23 décembre 1975.

Définition : La mole est la quantité de matière d'un système contenant autant d'entités élémentaires qu'il y a d'atomes dans 12g de carbone.
Le nombre d'entités par mole d'entités est une constante universelle, appelée constante d'Avogadro, et notée Na
Na = 6.02 * 10²³

Déterminons la quantité de matière n(Al), exprimé en mol, dans un mousqueton, en aluminium de masse m = 41g.

N = m / A * Nnucléon = 41 / 27 * 1.07 * 10⁻²⁴ n(Al) ( 41 / 27 * 1.07 * 10⁻²⁴ ) / 3.02 * 10²³

Relation de proportionnalité entre la quantité de matière n d'entités microscopiques d'un échantillon et leur nombre N est :
N sans