Fiche de révision : La mole et les concentrations

📋 Plan du Cours

1. Quantité de matière et mole
2. Masses molaires des espèces chimiques
3. Calculer une quantité de matière
4. Concentration en quantité de matière
5. Préparer et diluer une solution

📖 1. Quantité de matière et mole

🔑 Notions clés & Définitions

• Quantité de matière : Grandeur utilisée pour dénombrer des entités comme les atomes, les molécules et les ions, et exprimée en mol.

★ À maîtriser

📐 Formule - La quantité de matière et le nombre d’entités sont liés par $n = \frac{N}{N_a}$, où $N_a = 6{,}02 \times 10^{23}\ \mathrm{mol}^{-1}$ est la constante d’Avogadro.

Compléments

• Une mole de fer contient 6,02 × 10²³ atomes de fer.

📖 2. Masses molaires des espèces chimiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Masse molaire atomique : Masse d’une mole des atomes d’un élément, exprimée en g · mol⁻¹.
• Masse molaire moléculaire : Masse d’une mole de molécules et somme des masses molaires atomiques de tous les atomes qui les composent.

★ À maîtriser

📌 La masse molaire d’un ion monoatomique est considérée égale à celle de l’atome correspondant, car la masse de ses électrons est négligeable devant celle de l’atome.

📌 La masse molaire d’un ion polyatomique est égale à la somme des masses molaires atomiques des atomes qui le forment.

Compléments

• La masse molaire du méthanal CH₂O est 30,0 g · mol⁻¹, soit 12,0 g · mol⁻¹ pour le carbone, 2 × 1,0 g · mol⁻¹ pour l’hydrogène et 16,0 g · mol⁻¹ pour l’oxygène.

• La masse molaire de Mg²⁺ est approximativement égale à celle de Mg, soit 24,3 g · mol⁻¹.

• La masse molaire de SO₄²⁻ est approximativement 96,1 g · mol⁻¹, calculée avec 32,1 g · mol⁻¹ pour le soufre et 4 × 16 g · mol⁻¹ pour l’oxygène.

📖 3. Calculer une quantité de matière

★ À maîtriser

📐 Formule - Pour une espèce de masse m en g et de masse molaire M en g · mol⁻¹, sa quantité de matière est $n = \frac{m}{M}$.

📐 Formule - Pour un gaz de volume V en L et de volume molaire Vₘ en L · mol⁻¹, la quantité de matière est $n = \frac{V}{V_m}$.

• À 20 °C et 1 013 hPa, le volume molaire d’un gaz vaut 24,0 L · mol⁻¹, et tous les gaz ont le même volume molaire à température et pression fixées.

Compléments

• Pour un corps pur, la quantité de matière peut être déterminée à partir de sa masse volumique ρ ou de son volume molaire Vₘ.

• Un volume de 0,5 L de gaz correspond à environ 0,02 mol à 20 °C et sous pression atmosphérique.

📖 4. Concentration en quantité de matière

🔑 Notions clés & Définitions

• Concentration en quantité de matière : Quotient de la quantité de matière n de soluté par le volume V_solution de la solution, exprimé en mol · L⁻¹.

★ À maîtriser

📐 Formule - La concentration en quantité de matière est $C = \frac{n}{V_{solution}}$, avec n en mol et V_solution en L.

📐 Formule - La concentration en quantité de matière C et la concentration en masse t sont liées par $C = \frac{t}{M}$, avec t en g · L⁻¹ et M en g · mol⁻¹.

Compléments

📐 Formule - La quantité de matière de soluté dans un volume V_solution de concentration C est $n = C \times V_{solution}$.

📖 5. Préparer et diluer une solution

🔑 Notions clés & Définitions

• Dilution : Ajout d’eau à une solution aqueuse afin d’en diminuer la concentration en soluté.

📝 Points essentiels

📐 Formule - Pour préparer une solution de volume V_solution et de concentration C par dissolution, la masse à prélever est $m = n \times M = C \times V_{solution} \times M$.

📐 Formule - Le facteur de dilution vérifie $F = \frac{C_m}{C_f} = \frac{V_f}{V_m}$ et $F > 1$.

📌 Au cours d’une dilution, la quantité de matière de soluté prélevée dans la solution mère est égale à celle présente dans la solution fille, soit nₘ = nᶠ et Cₘ × Vₘ = Cᶠ × Vᶠ.

💡 Astuce mémo

Dissoudre ajoute un soluté au solvant ; diluer ajoute de l’eau à une solution déjà préparée.