Fiche de révision : La mole et le dosage spectrophotométrique

📋 Plan du Cours

1. Entités chimiques et mole
2. Masses molaires des espèces
3. Quantité de matière des corps purs
4. Solutions et concentrations molaires
5. Quantité de matière des gaz
6. Absorbance et spectrophotomètre
7. Identification par spectre
8. Beer-Lambert et dosage

📖 1. Entités chimiques et mole

🔑 Notions clés & Définitions

• Entité chimique : Molécule, atome ou ion constituant la matière.
• Mole : Unité utilisée pour dénombrer les entités chimiques et représentant un paquet de 6,02×10^23 atomes, molécules ou ions.

📝 Points essentiels

• La constante d’Avogadro est notée N_A et vaut 6,02×10^23 mol⁻¹.

📐 Formule — Le nombre d’entités N, la quantité de matière n et la constante d’Avogadro N_A vérifient $N=nN_A$.

💡 Astuce mémo

Imaginer une mole comme un immense paquet contenant toujours le même nombre d’entités.

📖 2. Masses molaires des espèces

🔑 Notions clés & Définitions

• Masse molaire atomique : Masse d’une mole de cet élément et s’exprime en g·mol⁻¹.
• Masse molaire moléculaire : Masse d’une mole de molécules et vaut la somme des masses molaires atomiques de leurs atomes.

📝 Points essentiels

• La masse molaire du mercure est M(Hg)=200,6 g·mol⁻¹.

• La masse molaire de l’eau est M(H₂O)=M(O)+2M(H)=18,0 g·mol⁻¹.

📌 La masse molaire d’un ion monoatomique ou polyatomique peut être calculée comme celle de l’atome ou de l’ensemble des atomes correspondants, car la masse des électrons est négligeable.

💡 Astuce mémo

Atome → molécule → ion : additionner les masses molaires des constituants.

📖 3. Quantité de matière des corps purs

🔑 Notions clés & Définitions

• Corps pur : Constitué d’une seule sorte d’espèce chimique.

📝 Points essentiels

📐 Formule — Pour un échantillon de masse m d’un corps pur de masse molaire M, la quantité de matière vaut $n=\frac{m}{M}$, avec m en g, M en g·mol⁻¹ et n en mol.

📐 Formule — Pour un solide ou un liquide de masse volumique ρ et de volume V, la quantité de matière vaut $n=\frac{\rho V}{M}$.

💡 Astuce mémo

Masse ou volume mesuré → masse calculée → quantité de matière.

📖 4. Solutions et concentrations molaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Concentration molaire : Quantité de matière de cette espèce présente dans un litre de solution et s’exprime en mol·L⁻¹.

★ À maîtriser

📐 Formule — Dans une solution, la concentration molaire, la quantité de matière du soluté et le volume vérifient $C=\frac{n}{V}$ et $n=CV$, avec V en litres.

Compléments

• Une glycémie de 11 mmol·L⁻¹ signifie qu’un litre de sang contient 11 mmol de glucose.

📐 Formule — La concentration massique t(X) vérifie $t(X)=\frac{m(X)}{V}$ et la quantité de matière du soluté vaut $n=\frac{t(X)V}{M}$.

💡 Astuce mémo

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

📖 5. Quantité de matière des gaz

📝 Points essentiels

📌 À même température et même pression, toutes les espèces chimiques gazeuses ont le même volume molaire, qui dépend de la température et de la pression.

• À pression normale, le volume molaire vaut 24,0 L·mol⁻¹ à 20 °C et 22,4 L·mol⁻¹ à 0 °C.

📐 Formule — Pour un gaz de volume V et de volume molaire V_m, la quantité de matière vaut $n=\frac{V}{V_m}$.

💡 Astuce mémo

Le volume molaire dépend de la température et de la pression, pas de l’espèce gazeuse.

📖 6. Absorbance et spectrophotomètre

🔑 Notions clés & Définitions

• Absorbance : Grandeur sans unité qui caractérise l’aptitude d’une solution à absorber une radiation lumineuse de longueur d’onde donnée.

★ À maîtriser

• Avant toute mesure, le spectrophotomètre est calibré avec une cuve remplie de solvant afin de soustraire l’influence du solvant et de la cellule.

Compléments

• L’absorbance dépend de:
  • la nature de l’espèce colorée
  • la longueur d’onde
  • la concentration en espèce colorée
  • l’épaisseur de la solution traversée

💡 Astuce mémo

Blanc → mesure des absorbances → spectre d’absorption.

📖 7. Identification par spectre

★ À maîtriser

📌 Dans un solvant et à une température donnés, la longueur d’onde du maximum d’absorption λmax est caractéristique de l’espèce et ne dépend pas de sa concentration.

Compléments

• Un spectre d’absorption est obtenu en mesurant l’absorbance d’une solution pour différentes longueurs d’onde.

💡 Astuce mémo

λmax identifie l’espèce, tandis que l’absorbance varie avec la concentration.

📖 8. Beer-Lambert et dosage

★ À maîtriser

📐 Formule — Pour une longueur d’onde donnée, la loi de Beer-Lambert relie l’absorbance et la concentration par $A=kC$, où A est sans unité, C en mol·L⁻¹ et k en L·mol⁻¹.

📌 La loi de Beer-Lambert n’est valable que pour de faibles concentrations.

• Un dosage spectrophotométrique détermine la concentration inconnue d’une espèce en comparant son absorbance à une courbe d’étalonnage obtenue avec des solutions de concentrations connues.

Compléments

📌 Pour maximiser la sensibilité des mesures, il est avantageux de choisir la longueur d’onde λmax de l’espèce étudiée.

📌 La gamme de solutions étalons doit encadrer la concentration recherchée et rester dans le domaine des faibles concentrations où Beer-Lambert est valable.

💡 Astuce mémo

Étalons → droite A=f(C) → absorbance inconnue → lecture de C.

📊 Tableaux de synthèse

Relations de quantité de matière