Fiche de révision : La mole et les grandeurs molaires

📋 Plan du Cours

1. Quantité de matière et mole
2. Masses molaires des entités
3. Volume molaire des gaz
4. Quantité de matière par la masse
5. Quantité de matière par le volume
6. Concentrations et préparation des solutions

📖 1. Quantité de matière et mole

🔑 Notions clés & Définitions

• Mole : Unité de la quantité de matière et correspond à un paquet de particules chimiques telles que des atomes, des ions ou des molécules.

★ À maîtriser

📐 Formule — Le nombre d’entités N, la quantité de matière n et la constante d’Avogadro N_A sont liés par $N = n \times N_A$, donc $n = \frac{N}{N_A}$.

• Une mole d’entités chimiques contient 6,02 × 10^23 entités, nombre appelé constante d’Avogadro et noté N_A.

Compléments

• Pour 4,5 × 10^24 molécules d’eau, la quantité de matière vaut 7,5 mol.

💡 Astuce mémo

Paquet d’entités → quantité de matière n → nombre d’entités N

📖 2. Masses molaires des entités

🔑 Notions clés & Définitions

• Masse molaire : Masse d’une mole d’entités chimiques et s’exprime en g·mol^-1.

★ À maîtriser

📌 La masse molaire moléculaire d’une molécule est la somme des masses molaires atomiques de tous les atomes qui la composent.

📌 Pour un ion monoatomique ou polyatomique, la masse molaire se calcule sans tenir compte de la charge, car la masse des électrons est négligeable devant celle des nucléons.

Compléments

• La masse molaire moléculaire de la vitamine C C6H8O6 est $M(C_6H_8O_6)=6\times12{,}0+8\times1{,}0+6\times16{,}0=176{,}0\ \mathrm{g·mol^{-1}}$.

• La masse molaire de l’ion chlorure Cl^- est 35,5 g·mol^-1 et celle de l’ion sulfate SO4^2- est 96,1 g·mol^-1.

💡 Astuce mémo

Atome → molécule → ion

📖 3. Volume molaire des gaz

🔑 Notions clés & Définitions

• Volume molaire : Volume occupé par une mole de gaz et s’exprime en L·mol^-1.

★ À maîtriser

📌 Pour un gaz, le volume molaire est le même pour tous les gaz, mais sa valeur dépend de la température et de la pression.

Compléments

• À 0 °C et à la pression atmosphérique de 1013 hPa, le volume molaire vaut 22,4 L·mol^-1.

• À 20 °C, le volume molaire vaut 24,0 L·mol^-1 à la pression atmosphérique et 12,0 L·mol^-1 sous une pression égale à deux fois la pression atmosphérique.

💡 Astuce mémo

Même gaz ou gaz différents : le volume molaire dépend de T et P, pas de la nature du gaz

📖 4. Quantité de matière par la masse

★ À maîtriser

📐 Formule — La quantité de matière d’un échantillon de masse m_A et de masse molaire M_A est $n_A=\frac{m_A}{M_A}$, avec m_A en grammes et M_A en g·mol^-1.

Compléments

📐 Formule — La masse, la quantité de matière et la masse molaire vérifient $m=n_A\times M_A$ et $M_A=\frac{m_A}{n_A}$.

• 500 mg de vitamine C correspondent à 0,500 g et contiennent 2,84 × 10^-3 mol de vitamine C lorsque sa masse molaire vaut 176,0 g·mol^-1.

📖 5. Quantité de matière par le volume

🔑 Notions clés & Définitions

• Masse volumique : La masse volumique ρ_A d’un corps pur est le rapport de sa masse m_A à son volume V_A, soit $\rho_A=\frac{m_A}{V_A}$.

📝 Points essentiels

📐 Formule — Pour un corps pur solide ou liquide de volume V_A, la quantité de matière est $n_A=\frac{\rho_A\times V_A}{M_A}$.

📐 Formule — Pour un gaz de volume V_gaz, la quantité de matière vérifie $n_{gaz}=\frac{V_{gaz}}{V_m}$, donc $V_{gaz}=n_{gaz}V_m$.

📌 La masse volumique peut s’exprimer en g·L^-1, g·mL^-1 ou kg·m^-3, et les unités doivent être cohérentes dans les calculs.

💡 Astuce mémo

Volume → masse volumique → masse → quantité de matière

📖 6. Concentrations et préparation des solutions

🔑 Notions clés & Définitions

• Concentration molaire : La concentration en quantité de matière C est la quantité de matière n de soluté par unité de volume V_sol de solution, soit $C=\frac{n_{soluté}}{V_{sol}}$, en mol·L^-1.

★ À maîtriser

📐 Formule — Pour préparer une solution par dissolution, la masse de soluté est $m=nM$, la concentration en masse est $t=\frac{m}{V_{sol}}$ et la concentration molaire est $C=\frac{n}{V_{sol}}$.

📐 Formule — Lors d’une dilution, le facteur de dilution est $F=\frac{C_m}{C_f}=\frac{V_f}{V_m}$ avec $F>1$.

📌 Lors d’une dilution, la quantité de matière de soluté se conserve selon $n_m=n_f$ et $C_mV_m=C_fV_f$.

• 🔄 La dissolution d’un solide se déroule ainsi:
  1. Tarer la balance
  2. Peser le soluté
  3. Introduire le soluté dans la fiole jaugée
  4. Rincer la coupelle et l’entonnoir
  5. Ajouter de l’eau distillée aux deux tiers
  6. Boucher et agiter pour dissoudre
  7. Compléter jusqu’au trait de jauge
  8. Agiter pour homogénéiser

Compléments

📌 La solution mère est la solution initiale concentrée, tandis que la solution fille est la solution diluée préparée dans le volume final V_f.

💡 Astuce mémo

Dissolution : peser → dissoudre → compléter → homogénéiser ; dilution : prélever → compléter

📊 Tableaux de synthèse

Relations pour déterminer une quantité de matière

Dissolution et dilution