Fiche de révision : La mole et les concentrations

📋 Plan du Cours

1. Quantité de matière et nombre d’entités
2. Masses molaires des espèces chimiques
3. Quantité de matière d’un corps pur
4. Concentration en quantité de matière
5. Préparation d’une solution

📖 1. Quantité de matière et nombre d’entités

🔑 Notions clés & Définitions

• Quantité de matière : Grandeur qui dénombre les entités chimiques (atomes, molécules, ions, etc.) et s’exprime en mol.

★ À maîtriser

📐 Formule - La quantité de matière et le nombre d’entités sont liés par $n = \frac{N}{N_A}$, où N est le nombre d’entités et N_A la constante d’Avogadro.

• La constante d’Avogadro vaut $N_A = 6{,}02 \times 10^{23}\ \mathrm{mol}^{-1}$.

Compléments

• 6,02 × 10²³ atomes de fer correspondent à 1 mol de fer.

📖 2. Masses molaires des espèces chimiques

🔑 Notions clés & Définitions

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

★ À maîtriser

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

Compléments

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

• La masse molaire du méthanal CH₂O est de 30,0 g·mol⁻¹, calculée par M(CH₂O) = M(C) + 2 × M(H) + M(O) = 12,0 + 2 × 1,0 + 16,0 g·mol⁻¹.

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

• La masse molaire de SO₄²⁻ vaut 96,1 g·mol⁻¹, soit 32,1 g·mol⁻¹ pour le soufre plus 4 × 16 g·mol⁻¹ pour l’oxygène.

📖 3. Quantité de matière d’un corps pur

★ À maîtriser

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

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

• 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

📐 Formule - Pour un liquide pur de masse volumique ρ et de volume V, la quantité de matière peut être calculée par $n = \frac{\rho V}{M}$.

• Un volume de 1,0 L d’éthanol, de masse molaire 46,0 g·mol⁻¹ et de masse volumique 789,0 g·L⁻¹, contient 17 mol.

📖 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 Vsolution de la solution et s’exprime en mol·L⁻¹.

★ À maîtriser

📐 Formule - La concentration en quantité de matière vérifie $C = \frac{n}{V_{solution}}$, avec n en mol et Vsolution 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 une solution de concentration C et de volume Vsolution est $n = C \times V_{solution}$.

📖 5. Préparation d’une solution

★ À maîtriser

• Pour préparer par dissolution une solution de volume Vsolution et de concentration C, il faut prélever puis dissoudre une masse m telle que $m = n \times M = C \times V_{solution} \times M$.

Compléments

• La concentration en masse se note t ou tA, tandis que la concentration en quantité de matière se note C, CA ou [A].