Fiche de révision : Composition chimique d’un système

📋 Plan du Cours

1. Mole et masse molaire
2. Quantité de matière et liquides
3. Dissolution et concentrations
4. Dilution d’une solution
5. Absorbance et étalonnage

📖 1. Mole et masse molaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Masse molaire : Masse d’une mole de cette espèce, exprimée en g·mol⁻¹.

★ À maîtriser

📐 Formule — La masse molaire d’une molécule est la somme des masses molaires atomiques de ses atomes, par exemple $M(\mathrm{H_2O})=2M(\mathrm{H})+M(\mathrm{O})=18{,}0\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}}$.

• Le nombre d’Avogadro $N_A = 6{,}02\times10^{23}\ \mathrm{mol}^{-1}$ correspond au nombre d’entités microscopiques identiques contenues dans une mole.

Compléments

• Pour l’atome d’oxygène représenté par ¹⁶O, la masse des électrons est beaucoup plus faible que celle du noyau, donc la masse de l’atome est assimilée à celle de son noyau et sa masse molaire atomique vaut 16,1 g·mol⁻¹.

💡 Astuce mémo

Nombre d’entités → masse d’une mole → masse molaire

📖 2. Quantité de matière et liquides

🔑 Notions clés & Définitions

• Quantité de matière : La quantité de matière n d’une espèce chimique est reliée à sa masse m et à sa masse molaire M par $n=\frac{m}{M}$, soit $m=nM$.
• Densité : Quotient de sa masse volumique par celle de l’eau, avec $\rho_{eau}=1{,}0\ \mathrm{g\cdot mL^{-1}}$, et elle est sans dimension.

★ À maîtriser

📐 Formule — La masse volumique d’un liquide pur est le rapport de sa masse m en grammes sur son volume V en millilitres : $\rho=\frac{m}{V}$, soit $m=\rho V$.

📐 Formule — La quantité de matière d’un liquide pur se calcule à partir de sa masse volumique, de son volume et de sa masse molaire par $n=\frac{\rho V}{M}$.

Compléments

• La masse volumique de l’éthanol vaut 0,79 g·mL⁻¹.

💡 Astuce mémo

Masse volumique en g·mL⁻¹, densité sans unité

📖 3. Dissolution et concentrations

★ À maîtriser

📐 Formule — La concentration massique d’une solution est le rapport de la masse m du soluté sur le volume V de solution en litres : $c_m=\frac{m}{V}$, soit $m=c_mV$.

📐 Formule — La concentration molaire d’une solution aqueuse est le rapport de la quantité de matière n sur le volume V en litres : $c=\frac{n}{V}$, soit $n=cV$.

📐 Formule — La concentration massique et la concentration molaire sont reliées par $c_m=cM$, soit $c=\frac{c_m}{M}$.

• 🔄 La dissolution du saccharose suit les étapes suivantes:
  1. Rincer la verrerie
  2. Tarer la balance avec la coupelle
  3. Peser 0,50 g de saccharose
  4. Introduire un fond d’eau distillée dans la fiole jaugée
  5. Ajouter le saccharose
  6. Compléter jusqu’au trait de jauge
  7. Homogénéiser

Compléments

• La dissolution de 0,50 g de saccharose de masse molaire 342 g·mol⁻¹ dans 50,0 mL donne une quantité de matière de 1,5×10⁻³ mol, une concentration molaire de 3,0×10⁻² mol·L⁻¹ et une concentration massique de 10 g·L⁻¹.

💡 Astuce mémo

Peser → dissoudre → compléter au trait → homogénéiser

📖 4. Dilution d’une solution

★ À maîtriser

📐 Formule — Le facteur de dilution est défini par $F=\frac{c_{mère}}{c_{fille}}=\frac{V_{fiole\ fille}}{V_{prélevé}}$.

📐 Formule — Pour une dilution, la relation $c_1V_f=c_0V_1$ permet de calculer le volume prélevé : $V_1=\frac{c_1V_f}{c_0}$.

• Pour préparer une solution-fille, on prélève un volume de solution-mère à la pipette, on le transfère dans une fiole jaugée, on complète avec le solvant jusqu’au trait puis on homogénéise.

Compléments

• Pour préparer une solution de concentration $c_1=\frac{c_0}{10}$ dans une fiole de 50,0 mL, il faut prélever 5,0 mL de solution-mère.

💡 Astuce mémo

Prélever → transférer → compléter → homogénéiser

📖 5. Absorbance et étalonnage

★ À maîtriser

📐 Formule — La loi de Beer-Lambert relie l’absorbance à la concentration molaire c, à l’épaisseur ℓ de la cuve et au coefficient d’extinction molaire ε par $A_\lambda=\varepsilon_\lambda\ell c$, soit $A=kc$.

📌 Pour détecter avec la meilleure sensibilité les variations de teinte jaune d’une solution de diiode, le spectrophotomètre doit être réglé sur λmax=470 nm, correspondant à la couleur complémentaire du jaune.

• La droite d’étalonnage permet de déterminer graphiquement la concentration molaire inconnue c’ d’une solution de diiode à partir de son absorbance mesurée A’ à λmax=470 nm.

• L’absorbance A est un nombre sans unité mesuré en fonction de la longueur d’onde λ, et une solution de diiode jaune possède une absorbance maximale dans le bleu à λmax=470 nm.

Compléments

• Dans la loi de Beer-Lambert, ℓ s’exprime en cm, ε en L·cm⁻¹·mol⁻¹ et k en L·mol⁻¹.

💡 Astuce mémo

Concentration → absorbance → concentration inconnue

📊 Tableaux de synthèse

Grandeurs de composition