Fiche de révision : La mole et les dosages

📋 Plan du Cours

1. Définition et utilité de la mole
2. Masses molaires des espèces chimiques
3. Quantité de matière selon l’état
4. Concentration et préparation des solutions
5. Absorbance et spectrophotométrie
6. Loi de Beer-Lambert
7. Dosage par étalonnage

📖 1. Définition et utilité de la mole

🔑 Notions clés & Définitions

• Mole : La quantité de matière d’un système contenant exactement 6,02 × 10^23 entités chimiques élémentaires, comme des atomes, des ions ou des molécules.

★ À maîtriser

📐 Formule — Le nombre d’entités est relié à la quantité de matière par $n = \frac{N}{N_A}$, avec $N_A = 6{,}022 \times 10^{23}\ \mathrm{mol^{-1}}$.

Compléments

• En 1971, la mole est devenue l’unité officielle de la quantité de matière.

• Un échantillon de fer de masse 3,5 g contenant des atomes de masse individuelle 9,3 × 10^-23 g contient environ 3,8 × 10^22 atomes.

💡 Astuce mémo

Une mole est un paquet contenant toujours le même nombre d’entités.

📖 2. Masses molaires des espèces chimiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Masse molaire : La masse d’une mole de cette entité et s’exprime en g·mol^-1.

★ À maîtriser

📐 Formule — La masse molaire atomique vérifie $M = N_A \times m_{atome}$.

📐 Formule — La masse molaire moléculaire est la somme des masses molaires atomiques des éléments constituant la molécule, par exemple $M(H_2O)=2M(H)+M(O)=18\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}}$.

Compléments

• La masse molaire d’un ion monoatomique est considérée comme égale à celle de l’atome correspondant, car la masse des électrons gagnés ou perdus est négligeable.

💡 Astuce mémo

Atome → ion → molécule : la masse molaire se construit.

📖 3. Quantité de matière selon l’état

🔑 Notions clés & Définitions

• Volume molaire : Le volume occupé par une mole de gaz dans les mêmes conditions de température et de pression que l’échantillon, en L·mol^-1.

📝 Points essentiels

📐 Formule — Pour une espèce solide, la quantité de matière se calcule par $n = \frac{m}{M}$, avec m en g et M en g·mol^-1.

📐 Formule — Pour une espèce liquide, la quantité de matière se calcule par $n = \frac{\rho V}{M}$, avec ρ en g·L^-1 et V en L.

📐 Formule — Pour une espèce gazeuse, la quantité de matière se calcule par $n = \frac{V}{V_M}$.

💡 Astuce mémo

Solide = m/M, liquide = ρV/M, gaz = V/VM.

📖 4. Concentration et préparation des solutions

🔑 Notions clés & Définitions

• Concentration molaire : Le quotient de la quantité de matière du soluté par le volume de solution.

★ À maîtriser

📐 Formule — La concentration molaire vérifie $C = \frac{n}{V_{solution}}$ et s’exprime en mol·L^-1.

📐 Formule — Pour préparer une solution par dissolution, la masse de soluté à peser est $m = C \times V_{solution} \times M$.

• La dilution consiste à ajouter de l’eau distillée à une solution afin de diminuer sa concentration en soluté, tout en conservant la quantité de matière.

📐 Formule — Lors d’une dilution, la conservation de la quantité de matière s’écrit $C_mV_m=C_fV_f$ et le facteur de dilution vaut $F=\frac{C_m}{C_f}=\frac{V_f}{V_m}$.

Compléments

📐 Formule — La concentration molaire et la concentration en masse sont reliées par $C = \frac{t}{M}$.

💡 Astuce mémo

Dissolution : on ajoute le soluté ; dilution : on ajoute le solvant.

📖 5. Absorbance et spectrophotométrie

🔑 Notions clés & Définitions

• Absorbance : La proportion de lumière monochromatique absorbée par la solution et constitue une grandeur sans unité.

★ À maîtriser

• Un spectrophotomètre mesure l’absorbance en envoyant une lumière monochromatique à travers une cuve contenant la solution et en comparant les intensités lumineuses incidente I0 et transmise I.

• Pour mesurer l’absorbance, le spectrophotomètre est réglé sur la longueur d’onde du maximum d’absorbance λmax, déterminée à partir du spectre d’absorbance.

Compléments

• Le permanganate présente un maximum d’absorbance vers 530 nm et une solution de permanganate apparaît rouge violacé, couleur complémentaire du vert absorbé.

💡 Astuce mémo

La solution absorbe une radiation → le spectrophotomètre mesure l’absorbance.

📖 6. Loi de Beer-Lambert

★ À maîtriser

📐 Formule — Dans le domaine de validité de la loi de Beer-Lambert, l’absorbance vérifie $A=\varepsilon l C$, où ε est le coefficient d’extinction molaire, l l’épaisseur traversée et C la concentration.

📐 Formule — Lorsque la longueur d’onde et l’épaisseur sont fixées, la loi de Beer-Lambert s’écrit $A=kC$, car le produit εl est constant.

Compléments

📌 Pour une solution fortement concentrée, l’absorbance et la concentration ne sont plus proportionnelles et la loi de Beer-Lambert n’est plus applicable sous sa forme linéaire.

💡 Astuce mémo

Concentration croissante → absorbance croissante dans le domaine de linéarité.

📖 7. Dosage par étalonnage

🔑 Notions clés & Définitions

• Dosage par étalonnage : Une méthode non destructive qui détermine la concentration d’une solution en comparant son absorbance à celles de solutions étalons de concentrations connues.

★ À maîtriser

• Le dosage par étalonnage consiste à préparer des solutions filles de concentrations connues, mesurer leurs absorbances, tracer la droite A=f(C), mesurer l’absorbance de l’échantillon puis en déduire sa concentration.

Compléments

📌 Avant toute mesure d’absorbance, il faut réaliser le blanc d’absorbance afin de ne mesurer que l’absorbance due à l’espèce colorée et non celle de la cuve ou du solvant.

💡 Astuce mémo

Diluées, mesurées, tracées, comparées : les solutions étalons donnent la concentration inconnue.

📊 Tableaux de synthèse

Calcul de la quantité de matière