Fiche de révision : La mole et les solutions

📋 Plan du Cours

1. Quantité de matière et mole
2. Masse molaire des espèces
3. Calculer une quantité de matière
4. Concentration des solutions
5. Préparer une solution
6. Absorbance et couleur
7. Dosage par étalonnage

📖 1. Quantité de matière et mole

🔑 Notions clés & Définitions

• Quantité de matière : La grandeur utilisée pour dénombrer des entités chimiques telles que les atomes, les molécules et les ions, et elle s’exprime en mole, de symbole mol.

📝 Points essentiels

📐 Formule - La quantité de matière est reliée au nombre d’entités par $n = \frac{N}{N_A}$, où $N_A = 6{,}02 \times 10^{23}\ \mathrm{mol^{-1}}$ est la constante d’Avogadro. - Amedeo Avogadro, 1776-1856

📖 2. Masse molaire des espèces

🔑 Notions clés & Définitions

• Masse molaire : La masse d’une mole d’entités chimiques identiques et s’exprime en grammes par mole, de symbole $\mathrm{g\cdot mol^{-1}}$.

★ À maîtriser

📌 Pour une molécule, la masse molaire est la somme des masses molaires de tous les atomes qui la constituent.

Compléments

📌 La masse molaire d’un ion est considérée égale à celle de l’espèce neutre associée, car la masse des électrons gagnés ou perdus est négligeable devant celle des nucléons.

• La masse molaire du méthanal $\mathrm{CH_2O}$ est $M(\mathrm{CH_2O}) = 12{,}0 + 2 \times 1{,}0 + 16{,}0 = 30{,}0\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}}$.

💡 Astuce mémo

Composition atomique → masse molaire de l’espèce

📖 3. Calculer une quantité de matière

★ À maîtriser

📐 Formule - À partir de la masse, la quantité de matière se calcule avec $n = \frac{m}{M}$.

📐 Formule - Pour un liquide pur, la quantité de matière se calcule avec $n = \frac{\rho V}{M}$, car sa masse vérifie $m = \rho V$.

📐 Formule - Pour un gaz, la quantité de matière se calcule avec $n = \frac{V}{V_m}$, où le volume molaire vaut 24,0 L·mol−1 à 20 °C et 1013 hPa.

Compléments

• Pour 156,2 g de fer de masse molaire 56 g·mol−1, la quantité de matière est $n(\mathrm{Fe}) = \frac{156{,}2}{56} = 2{,}8\ \mathrm{mol}$.

💡 Astuce mémo

m-V-g : masse, volume liquide, volume gazeux

📖 4. Concentration des solutions

🔑 Notions clés & Définitions

• Concentration molaire : La quantité de matière de soluté par volume de solution et s’exprime en mol·L−1.

★ À maîtriser

📐 Formule - La concentration molaire vérifie $c = \frac{n}{V}$, donc la quantité de matière du soluté vérifie $n = cV$.

Compléments

📐 Formule - La concentration molaire et la concentration massique sont reliées par $c = \frac{t}{M}$, où t est en g·L−1 et M en g·mol−1.

📖 5. Préparer une solution

📝 Points essentiels

📐 Formule - La masse de soluté nécessaire à une dissolution vérifie $m = nM = cVM$.

📐 Formule - Le facteur de dilution vérifie $F = \frac{c_{\mathrm{mère}}}{c_{\mathrm{fille}}} = \frac{V_{\mathrm{fille}}}{V_{\mathrm{prélèvement}}}$ et est supérieur à 1.

📌 Lors d’une dilution, la quantité de matière du soluté est conservée entre la solution mère et la solution fille, donc $n_{\mathrm{mère}} = n_{\mathrm{fille}}$.

• 🔄 La dissolution suit les étapes suivantes :
  1. Peser la masse de soluté à la balance
  2. Introduire le soluté dans une fiole jaugée
  3. Rincer la coupelle avec la pissette
  4. Compléter avec de l’eau jusqu’au volume voulu

💡 Astuce mémo

Dissolution : ajouter le soluté ; dilution : ajouter le solvant

📖 6. Absorbance et couleur

🔑 Notions clés & Définitions

• Absorbance : Une grandeur sans unité qui caractérise l’aptitude d’une espèce en solution à absorber une radiation lumineuse d’une longueur d’onde donnée.

📝 Points essentiels

📐 Formule - La transmittance et l’absorbance vérifient $T = \frac{I}{I_0}$ et $A = -\log T = \log\frac{I_0}{I}$.

📌 Une solution est colorée si sa longueur d’onde d’absorbance maximale appartient au domaine visible compris entre 400 nm et 800 nm.

📌 La couleur observée d’une solution est la couleur complémentaire de la radiation correspondant à sa longueur d’onde d’absorbance maximale.

💡 Astuce mémo

Radiation absorbée → couleur complémentaire observée

📖 7. Dosage par étalonnage

★ À maîtriser

📐 Formule - À longueur d’onde donnée, la loi de Beer-Lambert relie l’absorbance à la concentration et à l’épaisseur traversée par $A = \varepsilon \ell c$.

📌 Pour une même espèce chimique et une même cuve, la loi de Beer-Lambert devient $A = kc$, donc l’absorbance est proportionnelle à la concentration.

• Un dosage par étalonnage consiste à préparer des solutions étalons, mesurer leurs absorbances, tracer la courbe $A=f(c)$, mesurer l’absorbance de la solution inconnue, puis déterminer sa concentration par lecture graphique.

Compléments

📌 Pour mesurer précisément l’absorbance d’une solution, le spectrophotomètre doit être réglé sur la longueur d’onde d’absorbance maximale.

📌 La loi de Beer-Lambert n’est valable que pour des solutions suffisamment diluées, car dans une solution trop concentrée l’absorbance n’est plus proportionnelle à la concentration.

💡 Astuce mémo

Étalons → absorbances → courbe → concentration inconnue

📊 Tableaux de synthèse

Dissolution et dilution