Fiche de révision : Grandeurs molaires et concentrations

📋 Plan du Cours

1. La mole et Avogadro
2. Masses molaires des espèces
3. Quantité de matière des solides liquides
4. Quantité de matière des gaz
5. Concentrations en solution
6. Préparation des solutions

📖 1. La mole et Avogadro

🔑 Notions clés & Définitions

• Mole : Unité de quantité de matière correspondant à un paquet de $6{,}02\times10^{23}$ entités chimiques identiques.

★ À maîtriser

📐 Formule — Pour un échantillon contenant $N$ entités chimiques, la quantité de matière vérifie $n=\frac{N}{N_A}$, soit $N=n\times N_A$.

• Le nombre d’Avogadro $N_A$ vaut $6{,}02\times10^{23}\ \mathrm{mol}^{-1}$.

Compléments

• Les sous-multiples usuels de la mole sont le millimole, avec $1\ \mathrm{mmol}=10^{-3}\ \mathrm{mol}$, et la micromole, avec $1\ \mathrm{\mu mol}=10^{-6}\ \mathrm{mol}$.

📖 2. Masses molaires des espèces

🔑 Notions clés & Définitions

• Masse molaire : Masse d’une mole d’entités chimiques et s’exprime en g.mol^-1.
• Masse molaire atomique : Masse d’une mole d’atomes de cet élément, exprimée en g.mol^-1.

★ À maîtriser

• La masse molaire moléculaire d’une espèce est la somme des masses molaires atomiques des atomes présents dans sa molécule.

Compléments

📌 La masse molaire d’une espèce ionique est assimilée à celle des atomes qui la constituent, car la masse des électrons est négligeable devant celle des nucléons.

• La masse molaire de l’eau est $M(\mathrm{H_2O})=16{,}0+2\times1{,}0=18{,}0\ \mathrm{g.mol}^{-1}$ et celle du saccharose est $M(\mathrm{C_{12}H_{22}O_{11}})=342\ \mathrm{g.mol}^{-1}$.

💡 Astuce mémo

Atome → molécule → ion : la masse molaire s’élargit progressivement.

📖 3. Quantité de matière des solides liquides

★ À maîtriser

📐 Formule — Pour un solide ou un liquide pur de masse $m$ et de masse molaire $M$, la quantité de matière vérifie $n=\frac{m}{M}$, soit $m=n\times M$.

📐 Formule — Pour un liquide pur de volume $V$, de masse volumique $\rho$ et de masse molaire $M$, la quantité de matière vérifie $n=\frac{\rho V}{M}$, soit $V=\frac{nM}{\rho}$.

Compléments

📌 La quantité de matière d’une espèce chimique dans un mélange se calcule comme si cette espèce était pure.

• Dans la relation liquide $n=\rho V/M$, on peut utiliser $V$ en L et $\rho$ en g.L^-1, ou $V$ en mL et $\rho$ en g.mL^-1.

📖 4. Quantité de matière des gaz

🔑 Notions clés & Définitions

• Volume molaire : Volume occupé par une mole de gaz, quel que soit le gaz considéré, et il dépend seulement de la température et de la pression.

📝 Points essentiels

📐 Formule — Pour un échantillon gazeux de volume $V$, la quantité de matière vérifie $n=\frac{V}{V_m}$, soit $V=n\times V_m$.

• À la pression atmosphérique et à 0 °C, le volume molaire des gaz vaut $V_m=22{,}4\ \mathrm{L.mol}^{-1}$.

📖 5. Concentrations en solution

🔑 Notions clés & Définitions

• Concentration molaire : Quantité de matière de soluté dissous par litre de solution.
• Concentration massique : Masse de soluté par litre de solution et s’exprime en g.L^-1.

📝 Points essentiels

📐 Formule — La concentration molaire vérifie $C=\frac{n}{V_{solution}}$, soit $n=C\times V_{solution}$.

📐 Formule — Pour un soluté de masse molaire $M$, les concentrations vérifient $C_m=C\times M$, soit $C=\frac{C_m}{M}$.

💡 Astuce mémo

C compte les moles par litre, tandis que Cm compte les grammes par litre.

📖 6. Préparation des solutions

🔑 Notions clés & Définitions

• Dilution : Ajouter de l’eau à une solution mère afin d’obtenir une solution fille moins concentrée.
• Facteur de dilution : Le facteur de dilution est défini par $F=\frac{C_{mère}}{C_{fille}}=\frac{V_{fille}}{V_{mère}}$, il est sans unité et vérifie $F>1$.

★ À maîtriser

📐 Formule — Le volume de solution mère à prélever vérifie $V_{mère}=\frac{C_{fille}V_{fille}}{C_{mère}}$.

📌 Lors d’une dilution, la quantité de matière de soluté se conserve : $n_{mère}=n_{fille}$, donc $C_{mère}V_{mère}=C_{fille}V_{fille}$.

• Pour préparer une solution aqueuse par dissolution, on calcule d’abord $n=C\times V_{solution}$, puis la masse de soluté à dissoudre avec $m=n\times M$.

Compléments

📌 Diluer une solution $F$ fois revient à diviser sa concentration par $F$.

💡 Astuce mémo

Dissolution : ajout de soluté ; dilution : ajout d’eau → concentration diminuée.

📊 Tableaux de synthèse

Concentrations d’un soluté