Fiche de révision : Composition d’un système chimique

📋 Plan du Cours

1. Quantité de matière et mole
2. Masses molaires des espèces
3. Quantité de matière et grandeurs physiques
4. Concentration et préparation des solutions
5. Dosage par étalonnage UV-Visible

📖 1. Quantité de matière et mole

🔑 Notions clés & Définitions

• Quantité de matière : Grandeur qui sert à dénombrer les entités chimiques et qui s’exprime en mole, de symbole mol.

📝 Points essentiels

📐 Formule — La quantité de matière et le nombre d’entités sont liés par $n=\frac{N}{N_A}$.

• Le nombre d’Avogadro vaut $N_A=6{,}022\times10^{23}\ \mathrm{mol^{-1}}$.

📖 2. Masses molaires des espèces

🔑 Notions clés & Définitions

• Masse molaire atomique : Masse d’une mole de cet atome, exprimée en grammes par mole (g·mol−1).
• Masse molaire moléculaire : Masse d’une mole de molécules, égale à la somme des masses molaires atomiques de tous les atomes de la molécule.

★ À maîtriser

📌 Pour un ion monoatomique, la masse molaire ionique est considérée comme égale à la masse molaire atomique de l’élément, tandis que pour un ion polyatomique elle est égale à la somme des masses molaires atomiques de ses atomes.

Compléments

• La masse molaire atomique du carbone est de 12,0 g·mol−1.

💡 Astuce mémo

Atome → molécule → ion : additionner les masses molaires atomiques.

📖 3. Quantité de matière et grandeurs physiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Volume molaire : Volume occupé par une mole de gaz à une température et une pression données, en L·mol−1.

★ À maîtriser

📐 Formule — Pour une espèce chimique de masse m et de masse molaire M, la quantité de matière vérifie $n=\frac{m}{M}$.

📐 Formule — Pour une espèce de volume V et de masse volumique ρ, sa masse est $m=\rho V$ avant de calculer la quantité de matière avec $n=\frac{m}{M}$.

📐 Formule — La quantité de matière d’un gaz de volume V est donnée par $n=\frac{V}{V_m}$.

Compléments

• À 20 °C et 1013 hPa, le volume molaire d’un gaz vaut Vm=24,0 L·mol−1.

📖 4. Concentration et préparation des solutions

🔑 Notions clés & Définitions

• Concentration en quantité de matière : Rapport entre la quantité de matière n de soluté dissous et le volume V de solution.

★ À maîtriser

📐 Formule — La concentration en quantité de matière vérifie $C=\frac{n}{V}$, en mol·L−1.

📐 Formule — Lors d’une dilution, la quantité de matière de soluté est conservée et vérifie $n_{mère}=n_{fille}$, donc $C_{mère}V_{mère}=C_{fille}V_{fille}$.

• Pour préparer par dissolution une solution de volume V et de concentration C, il faut prélever puis dissoudre une masse $m=nM=CVM$ de soluté.

Compléments

📐 Formule — La concentration en quantité de matière et la concentration en masse sont liées par $C=\frac{C_m}{M}$.

💡 Astuce mémo

Dissolution : on ajoute le soluté ; dilution : on conserve la quantité de matière.

📖 5. Dosage par étalonnage UV-Visible

🔑 Notions clés & Définitions

• Spectre d’absorption : Graphe de l’absorbance en fonction de la longueur d’onde de la lumière traversant la solution.

★ À maîtriser

📐 Formule — Pour une solution contenant un seul soluté absorbant, la loi de Beer-Lambert s’écrit $A=\varepsilon l C$, où A est l’absorbance, ε le coefficient d’extinction molaire, l la largeur de cuve et C la concentration.

📌 La loi de Beer-Lambert est valable pour des solutions peu concentrées ou très diluées.

• Un dosage par étalonnage détermine une concentration inconnue en comparant une grandeur physique caractéristique, comme l’absorbance, à celle de solutions étalons.

• La couleur observée d’une solution est la couleur complémentaire de la couleur absorbée.

Compléments

📐 Formule — Lorsque ε et l restent constantes, l’absorbance et la concentration sont liées par $A=kC$.

• Une solution de permanganate de potassium qui absorbe à 530 nm dans le vert apparaît magenta, couleur complémentaire du vert.

💡 Astuce mémo

Étalons → droite A=f(C) → concentration inconnue.

📊 Tableaux de synthèse

Relations pour calculer une quantité de matière