Fiche de révision : La mole et les concentrations

📋 Plan du Cours

1. Nombre d’entités et quantité de matière
2. Masse molaire et masse d’un échantillon
3. Concentrations en solution
4. Volume molaire des gaz
5. Choisir la relation de quantité de matière

📖 1. Nombre d’entités et quantité de matière

🔑 Notions clés & Définitions

• Mole : Lot de 6,02 · 10²³ entités chimiques — atomes, ions ou molécules.
• Constante d’Avogadro : La constante d’Avogadro, notée $N_A$, est le nombre d’entités dans une mole et vaut 6,02 · 10²³ mol⁻¹.

★ À maîtriser

📐 Formule - Le nombre d’entités $N$ d’un échantillon et sa quantité de matière $n$ sont liés par $N = n \times N_A$, soit $n = \frac{N}{N_A}$.

Compléments

• Un échantillon de carbone de 0,96 g contenant des atomes de masse 1,99 · 10⁻²³ g comprend 4,8 · 10²² atomes, soit un ordre de grandeur de 10²².

📖 2. Masse molaire et masse d’un échantillon

🔑 Notions clés & Définitions

• Masse molaire : La masse molaire $M$ d’une espèce chimique est la masse d’une mole de ses entités chimiques et s’exprime en g·mol⁻¹.

★ À maîtriser

📐 Formule - La masse $m$ d’un échantillon est liée à sa quantité de matière $n$ et à la masse molaire $M$ par $m = n \times M$.

• La masse molaire moléculaire se calcule en additionnant les masses molaires atomiques des atomes qui constituent la molécule.

Compléments

📐 Formule - La masse molaire d’une espèce est le produit de la masse d’une entité par la constante d’Avogadro : $M = m_{\text{entité chimique}} \times N_A$.

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

• La masse molaire de l’eau est $M_{H_2O} = 2 \times 1{,}0 + 16{,}0 = 18{,}0\ \text{g·mol}^{-1}$.

📖 3. Concentrations en solution

🔑 Notions clés & Définitions

• Concentration molaire : La concentration $C$ en quantité de matière est la quantité de matière de soluté dissoute dans un litre de solution et s’exprime en mol·L⁻¹.
• Concentration massique : La concentration massique, ou titre massique, $t$ d’une solution est la masse de soluté dissoute dans un litre de solution.

★ À maîtriser

📐 Formule - La concentration massique est le rapport de la masse du soluté au volume de la solution : $t = \frac{m_{\text{soluté}}}{V_{\text{solution}}}$.

📐 Formule - La concentration molaire est le rapport de la quantité de matière de soluté au volume de solution : $C = \frac{n_{\text{soluté}}}{V_{\text{solution}}}$, donc $n_{\text{soluté}} = C \times V_{\text{solution}}$.

Compléments

📐 Formule - La concentration massique et la concentration molaire sont liées par $t = C \cdot M_{\text{soluté}}$.

• Dissoudre 15 g de sucre dans 3,0 L d’eau donne une concentration massique de 5,0 g·L⁻¹.

💡 Astuce mémo

Le titre massique compte des grammes par litre ; la concentration molaire compte des moles par litre.

📖 4. Volume molaire des gaz

🔑 Notions clés & Définitions

• Volume molaire : Le volume molaire $V_m$ d’un gaz est le volume occupé par une mole de ce gaz dans des conditions données de température et de pression ; il ne dépend pas du gaz étudié.

★ À maîtriser

📐 Formule - Le volume $V$ d’un échantillon gazeux est relié à sa quantité de matière $n$ par $V = n \times V_m$, donc $n = \frac{V}{V_m}$.

📌 Le volume molaire du dioxygène gazeux varie avec la température et la pression, tandis que le volume molaire de l’eau liquide varie très peu dans les conditions du tableau.

Compléments

• Le volume molaire s’exprime en L·mol⁻¹.

• À 0 °C et 1 bar, le volume molaire des gaz vaut 22,7 L·mol⁻¹.

💡 Astuce mémo

La température et la pression changent le volume molaire des gaz.

📖 5. Choisir la relation de quantité de matière

★ À maîtriser

📐 Formule - Pour calculer une quantité de matière à partir de la masse d’un corps pur, on utilise $n = \frac{m}{M}$.

📐 Formule - Pour calculer une quantité de matière à partir du volume d’un gaz, on utilise $n = \frac{V}{V_m}$.

📐 Formule - Pour calculer une quantité de matière à partir de la concentration molaire d’une solution, on utilise $n = C \cdot V_{\text{solution}}$.

Compléments

📐 Formule - Pour calculer une quantité de matière à partir du nombre d’entités chimiques, on utilise $n = \frac{N}{N_A}$.

📐 Formule - La masse d’un liquide pur se calcule à partir de sa masse volumique par $m_{\text{liq}} = \mu_{\text{liq}} \times V_{\text{liq}}$.