Fiche de révision : Grandeurs molaires et concentrations

📋 Plan du Cours

1. Quantité de matière et masse
2. Préparation d’échantillons solides et liquides
3. Volume molaire des gaz
4. Quantité de matière dans les gaz
5. Concentrations dans le sang

📖 1. Quantité de matière et masse

🔑 Notions clés & Définitions

• Masse molaire : Masse d’une mole de ses entités, soit de 6,02214076 × 10^23 entités élémentaires.

★ À maîtriser

📐 Formule — La quantité de matière vérifie $n = \frac{m}{M}$, où m est la masse de l’échantillon et M sa masse molaire.

📐 Formule — Le nombre d’entités vérifie $N = nN_A$, avec la constante d’Avogadro $N_A = 6{,}02 \times 10^{23}\ \mathrm{mol^{-1}}$.

Compléments

📐 Formule — La masse d’un échantillon et la quantité de matière qu’il contient sont proportionnelles selon $m = nM$.

💡 Astuce mémo

Masse de l’échantillon → quantité de matière → nombre d’entités

📖 2. Préparation d’échantillons solides et liquides

★ À maîtriser

• La masse molaire moléculaire d’une espèce se calcule en additionnant les masses molaires atomiques de tous les atomes constitutifs de sa formule.

Compléments

• Pour préparer un échantillon contenant n = 0,10 mol d’une espèce, on calcule d’abord sa masse molaire puis sa masse avec $m = nM$, et son volume éventuel avec la masse volumique.

• Les masses molaires atomiques données sont:

  • M(H) = 1,0 g·mol⁻¹
  • M(He) = 4,0 g·mol⁻¹
  • M(C) = 12,0 g·mol⁻¹
  • M(N) = 14,0 g·mol⁻¹
  • M(O) = 16,0 g·mol⁻¹

• La masse volumique de l’éthanol donnée dans le document est ρ = 0,79 g·mL⁻¹.

💡 Astuce mémo

Masse molaire → masse à peser → volume à mesurer

📖 3. Volume molaire des gaz

🔑 Notions clés & Définitions

• Volume molaire : Volume occupé par une mole de cette espèce à une température et une pression données ; il s’exprime en L·mol⁻¹.

★ À maîtriser

📐 Formule — Pour un gaz, la quantité de matière et le volume sont reliés par $n = \frac{V}{V_m}$, où V_m est le volume molaire dans les conditions considérées.

• À la pression atmosphérique, le volume molaire vaut:
  • 22,7 L·mol⁻¹ à 0 °C
  • 24,4 L·mol⁻¹ à 20 °C
  • 26,9 L·mol⁻¹ à 50 °C

Compléments

• À 20 °C, le volume molaire vaut:
  • 76,2 L·mol⁻¹ à 0,32 bar
  • 1,4 L·mol⁻¹ à 18 bar
  • 0,12 L·mol⁻¹ à 200 bar

💡 Astuce mémo

Même température et pression : le volume molaire ne dépend pas du gaz

📖 4. Quantité de matière dans les gaz

★ À maîtriser

📐 Formule — La quantité de matière d’un gaz contenu dans une bouteille se calcule avec $n = \frac{V}{V_m}$, puis le nombre de ballons remplissables avec $N_B = \frac{V_{gaz}}{V_B}$ dans les mêmes conditions de température et de pression.

Compléments

• Une bouteille de 14,0 L d’hélium sous 18 bar contient un gaz dont le volume molaire à 20 °C est 1,4 L·mol⁻¹.

• Les bouteilles de 1,0 L contiennent respectivement 1,15 g de dihydrogène, 18,4 g de dioxygène, 16,1 g de diazote, 25,3 g de dioxyde de carbone et 2,30 g d’hélium sous 14 bar à 20 °C.

💡 Astuce mémo

Pression et température → volume molaire → quantité de matière → nombre de ballons

📖 5. Concentrations dans le sang

🔑 Notions clés & Définitions

• Concentration molaire : Quantité de matière de cette espèce par unité de volume de solution.

★ À maîtriser

📐 Formule — La concentration molaire vérifie $c = \frac{n}{V}$, tandis que la concentration massique vérifie $c_m = \frac{m}{V}$.

• Les concentrations molaires sanguines sont:
  • 140 mmol·L⁻¹ de sodium
  • 4,2 mmol·L⁻¹ de potassium
  • 104 mmol·L⁻¹ de chlore

Compléments

• Dans le prélèvement sanguin, le cholestérol total a une concentration massique de 1,34 g·L⁻¹ et une concentration molaire de 3,46 mmol·L⁻¹.

• Le bilan sanguin indique une glycémie de 0,84 g·L⁻¹, soit 4,66 mmol·L⁻¹ de glucose.

💡 Astuce mémo

Concentration massique en g·L⁻¹ ≠ concentration molaire en mol·L⁻¹

📊 Tableaux de synthèse

Concentrations massique et molaire