Pour pouvoir manipuler des éléments chimiques (quelques grammes), il faudrait en utiliser un très grand nombre
étant donné la taille de ceux-ci (plusieurs milliards de milliards).
Une unité de quantité de matière a été créée, la mole dont le symbole est : mol.
Une mole de matière correspond donc à une quantité de matière qui peut être manipulée lors d’une expérience en
chimie. Cette mole de matière correspond à un nombre d’atomes, de molécules ou d’ions avec
N = 6,02.1023 éléments.
Ce nombre N que l’on a appelé nombre d’Avogadro correspond au nombre d’atomes de carbone contenus dans 12 g de
carbone, au nombre d’atomes d’hydrogène contenus dans 1 g d’hydrogène etc…
Le schéma ci-dessous nous montre une mole de molécules d'eau, soit 12 g d'eau.
II) Masse molaire:
On appelle masse molaire la masse en grammes d’une mole d’entité chimique. Le symbole de la masse molaire est M.
1) Masse molaire atomique:
La masse molaire atomique est la masse d’une mole d’atomes de l’élément chimique considéré.
En effet, chaque atome de la classification périodique des éléments est caractérisé par deux nombres. L’un de ces
deux nombres, le nombre de masse (nombre A), correspond à la masse d’une mole d’atomes de l’élément considéré.
Exercice: utiliser la classification périodique des éléments et compléter le tableau en donnant la masse molaire atomique.
2) Masse molaire ionique:
Un ion est un atome qui a perdu ou gagné un ou plusieurs électrons. La masse d’un atome correspond à la masse du
noyau car l’électron a une masse négligeable à coté de la masse du proton ou du neutron. On peut donc dire que la
masse molaire de l’ion correspond à celle de l’atome dont il est issu.
Exercice: utiliser la classification périodique des éléments et compléter le tableau en donnant les masses molaires atomiques et ioniques.
3) Masse molaire moléculaire:
La masse molaire moléculaire est la masse d’une mole de molécules du corps pur considéré.
Elle est égale en grammes à la somme des masses molaires atomiques des éléments qui composent le corps pur. Exemple : Le gaz carbonique CO2 est composé d’un atome de carbone et de deux atomes d’oxygène.
M(C) = 12 g/mol et M(O) = 16 g/mol.
donc M(CO2) = (1 x 12) + (2 x 16) = 12 + 32 = 44 g/mol.
Exercice: utiliser la classification périodique des éléments et donner les masses molaires moléculaire.
Attention, vous prendrez les éléments dans l'ordre donné par la molécule, vous donnerez d'abord le nombre d'atomes et ensuite la masse molaire atomique.
III) Le volume molaire (uniquement pour les gaz).
Pour les gaz, on a déterminé que le volume occupé par une mole de gaz était dans les conditions normales de
pression (76 cm de mercure) et de température (0° C.) 22,4 litres. Le volume molaire des gaz dépend des conditions
de pression et de température.
Le volume molaire en fonction de la température et de la pression.
Tempéture (°C)
Pression (Pa)
Volume molaire (L/mol)
0
1.105
22,7
0
1,013.105
22,4
20
1.105
24,0
100
1.105
31,0
IV) Exercices et problèmes.
On résume la relation existant entre la mole, le nombre d’éléments, la masse et le volume de la façon suivante :
On peut compléter un tableau de proportionnalité par flèche. Ce qui signifie que si je souhaite obtenir un volume
correspondant à la masse. Il faut d’abord déterminer le nombre de moles correspondant à la masse puis transcrire ce
nombre de moles en volume. Il suffit de compter les étapes (nombre de flèches) pour établir le ou les tableaux de
proportionnalité.
Dans le cas précédent Masse --> Mol --> Volume, 2 flèches donc 2 tableaux de proportionnalité.
Mol
Mol
Masse
Volume
Exercice: Déterminer le nombre de moles d’atomes contenues dans 167,4 g de fer Fe.
On donne M(Fe) = 55,8 g/mol
Exercice: Déterminer le nombre d’atomes contenus dans 1 de fer Fe. On donnera le nombre de moles au millième et le nombre d'élément sous la forme d'une puissance de 10 que l'on écrira de la manière suivante N = 6.02x10^23 (on laissera tous les chiffres au résultat).
On donne M(Fe) = 55,8 g/mol
Exercice: Déterminer le volume occupé par 8 g de dioxygène O2 dans les conditions normales de pression et de température.
Le volume molaire est 22,4 L/mol.
Problème N°1: Le réchaud à butane
Un réchaud fonctionne au gaz butane. La molécule de butane est constituée de 4 atomes de carbone et de 10 atomes
d’hydrogène.
* La molécule ci-dessus a été dessinée avec le logiciel Avogadro qui est un logiciel gratuit que l’on trouve sur internet.
a) Donner la formule brute du butane
b) Calculer la masse molaire moléculaire du butane. Attention, il faut prendre les atomes dans l'ordre de la molécule...
c) Le réchaud consomme 80 g de butane par heure de fonctionnement. Calculer le nombre
de moles de butane consommées en 1 heure ( arrondir à 0,1 mol).
d) Calculer le volume de gaz consommé en 1 h sachant que le volume molaire est ici de 24 L / Mol...
e) La bouteille contient 190 g de butane. Calculer sa durée d’utilisation dans les mêmes conditions. Donner le résultat en h. min. s.
Problème N°2: L'aspirine
L’acide acétylsalicylique ou aspirine est un analgésique (qui atténue ou supprime la sensibilité à la douleur).
Un comprimé d’aspirine contient 500 mg d’aspirine de formule C9H8O4.
* La molécule ci-dessus a été dessinée avec le logiciel Avogadro qui est un logiciel gratuit que l’on trouve sur internet.
a) Calculer la masse molaire moléculaire de l'aspirine. Attention, il faut prendre les atomes dans l'ordre de la molécule...
b) Calculer la quantité de matière contenu dans un comprimé ( c’est-à-dire le nombre de moles, arrondir à 10-4).
c) Calculer le nombre de molécules d’aspirine contenu dans ce comprimé.
Ecrire le résultat sous forme de puissance de 10 avec toutes les décimales.
V) Concentration massique, concentration molaire
1) Concentration massique:
La concentration massique Cm d’une espèce chimique en solution est la masse dissoute m de cette espèce dans un litre de solution.
Cm =
m ━━━
V
Cm est en g/L ; m est en g ; V est en L.
Il n'est pas necessaire de retenir une formule, l'unité suffit pour comprendre le type de calcul effectué. En effet, l'unité
est le g/L, on constate tout de suite que l'on a divisé une masse par un volume.
Exercice: : Calculer la concentration massique si on dissout 1,2 g d’acide éthanoïque (acide acétique) CH3COOH dans 200 cL de solution (attention aux unités).
* La molécule ci-dessus a été dessinée avec le logiciel Avogadro qui est un logiciel gratuit que l’on trouve sur internet.
