Fiche de révision : Mole et solutions aqueuses

📋 Plan du Cours

1. Isotopes et masse molaire
2. Mole et masse moléculaire
3. Quantité de matière par masse
4. Quantité de matière par volume
5. Concentrations des solutions
6. Spectrophotométrie et étalonnage
7. Protocoles de préparation

📖 1. Isotopes et masse molaire

★ À maîtriser

📌 Deux atomes sont des isotopes s’ils appartiennent au même élément chimique, donc possèdent le même numéro atomique Z, mais ont un nombre de nucléons différent.

• Sur Terre, le chlore est constitué de 75 % de chlore 35 et de 25 % de chlore 37.

📐 Formule — La masse molaire d’un élément vérifie $M=N_A\times m_{\mathrm{élément}}$, avec M en g·mol−1, N_A en mol−1 et m en g.

Compléments

• Les masses molaires usuelles sont:
  • M(H) = 1,00 g·mol−1
  • M(C) = 12,0 g·mol−1
  • M(N) = 14,0 g·mol−1
  • M(O) = 16,0 g·mol−1
  • M(S) = 32,1 g·mol−1

💡 Astuce mémo

Isotopes : même élément, masses différentes

📖 2. Mole et masse moléculaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Mole : ensemble de 6,02·10^23 éléments
• Masse molaire moléculaire : masse d’une mole d’une molécule donnée et se calcule à partir des masses molaires de chaque élément présent dans la molécule

📝 Points essentiels

• Le nombre d’éléments par mole est appelé nombre d’Avogadro et vaut N_A = 6,02·10^23 mol−1. — Amedeo Avogadro, années 1810

💡 Astuce mémo

Une mole comme une boîte contenant 6,02·10^23 entités

📖 3. Quantité de matière par masse

★ À maîtriser

📐 Formule — La masse m d’une quantité de matière n d’une espèce chimique de masse molaire M vérifie $m=n\times M$ et $n=\frac{m}{M}$.

• Pour déterminer une quantité de matière à partir d’une masse, on identifie la masse m et la masse molaire M, puis on applique $n=\frac{m}{M}$.

Compléments

• La masse molaire d’une molécule se détermine en additionnant les masses molaires des atomes indiqués dans sa formule brute.

📖 4. Quantité de matière par volume

★ À maîtriser

📐 Formule — La masse volumique d’une espèce chimique vérifie $\rho=\frac{m}{V}$ et sa densité par rapport à l’eau vérifie $d=\frac{\rho}{\rho_{\mathrm{eau}}}$.

• Pour déterminer la quantité de matière d’un liquide à partir de son volume, on calcule d’abord sa masse avec la masse volumique ou la densité, puis on utilise $n=\frac{m}{M}$.

📐 Formule — La loi des gaz parfaits relie pression, volume, quantité de matière et température par $P\cdot V=n\cdot R\cdot T$, avec R = 8,314 dans le système international.

Compléments

• Le volume molaire vaut approximativement 22,4 L·mol−1 aux CNTP et 24,0 L·mol−1 à 20 °C et 1013 hPa dans les conditions standards.

💡 Astuce mémo

Liquide : densité → masse → quantité ; gaz : pression, volume, température

📖 5. Concentrations des solutions

🔑 Notions clés & Définitions

• Solution aqueuse : solution dont le solvant principal est l’eau
• Concentration massique : masse de soluté par litre de solution et vérifie $t=\frac{m}{V}$
• Concentration molaire : quantité de soluté par litre de solution et vérifie $C=\frac{n}{V_{\mathrm{solution}}}$

💡 Astuce mémo

Concentration massique : masse par litre ; concentration molaire : quantité par litre

📖 6. Spectrophotométrie et étalonnage

🔑 Notions clés & Définitions

• Transmittance : La transmittance sans unité est le rapport entre l’intensité transmise I et l’intensité incidente I₀, soit $T=\frac{I}{I_0}$.
• Absorbance : L’absorbance sans unité est définie par $A=-\log T$.

★ À maîtriser

📐 Formule — La loi de Beer-Lambert donne $A=\varepsilon\cdot l\cdot C$, où ε est le coefficient d’absorption molaire, l la largeur de la cuve et C la concentration molaire.

• Un dosage spectrophotométrique par étalonnage compare l’absorbance d’une solution inconnue à celles de solutions étalons de concentrations connues afin de déterminer sa concentration.

Compléments

📌 Pour une espèce chimique qui absorbe dans un seul domaine de longueur d’onde, la couleur de la solution est la couleur complémentaire de la couleur absorbée.

💡 Astuce mémo

Plus la concentration augmente, plus l’absorbance augmente

📖 7. Protocoles de préparation

📝 Points essentiels

• Lors d’une dissolution, on pèse le soluté, on l’introduit dans une fiole jaugée, on ajoute de l’eau et on agite jusqu’à dissolution complète, on ajuste au trait de jauge, puis on homogénéise.

• Lors d’une dilution, on prélève avec une pipette jaugée un volume de solution mère, on le verse dans une fiole jaugée, on ajoute de l’eau, on ajuste au trait de jauge, puis on homogénéise.

💡 Astuce mémo

Peser ou prélever → dissoudre ou compléter → homogénéiser

📊 Tableaux de synthèse

Concentrations des solutions