Fiche de révision : Outils de description d’un système chimique

📋 Plan du Cours

1. Rappels sur les grandeurs chimiques
2. Mole et masse molaire
3. Quantité de matière des corps purs
4. Quantité de matière des mélanges
5. Quantité de matière des gaz
6. Concentration des solutions
7. Préparation des solutions

📖 1. Rappels sur les grandeurs chimiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Solution : Constituée d’un solvant et d’un soluté.

★ À maîtriser

📐 Formule — La concentration massique vérifie $C_m = \frac{m}{V}$, avec m en grammes et V en litres.

📐 Formule — La masse volumique vérifie $\rho = \frac{m}{V}$ et peut s’exprimer en g·mL⁻¹ ou en kg·L⁻¹.

Compléments

• Dans les calculs de ce cours, tous les volumes doivent être exprimés en litres.

💡 Astuce mémo

La concentration décrit une solution, tandis que la masse volumique décrit un corps.

📖 2. Mole et masse molaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Mole : Unité de quantité de matière d’une entité élémentaire telle qu’un atome, une molécule, un ion ou une particule.
• Masse molaire atomique : Masse par mole d’un atome, exprimée en g·mol⁻¹ et donnée dans le tableau périodique des éléments.

★ À maîtriser

• Une mole contient 6,02 × 10²³ entités, nombre appelé constante d’Avogadro et noté $N_A = 6{,}02 \times 10^{23}\ \mathrm{mol}^{-1}$.

• La masse molaire moléculaire d’une molécule se calcule en additionnant les masses molaires atomiques de tous ses atomes.

Compléments

• Pour le glucose C₆H₁₂O₆, la masse molaire moléculaire vaut $M = 6\times12 + 12\times1 + 6\times16 = 180\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}}$.

💡 Astuce mémo

Une mole est un paquet contenant 6,02 × 10²³ entités.

📖 3. Quantité de matière des corps purs

★ À maîtriser

📐 Formule — Pour un corps pur de masse m et de masse molaire M, la quantité de matière vérifie $n = \frac{m}{M}$ et la masse vérifie $m = nM$.

📐 Formule — Pour un corps pur de masse volumique ρ et de volume V, la quantité de matière vérifie $n = \frac{\rho V}{M}$.

Compléments

• Pour prélever une quantité de matière donnée d’une espèce pure, on mesure sa masse ou son volume puis on utilise respectivement sa masse molaire, ou sa masse molaire et sa masse volumique.

💡 Astuce mémo

Masse ou volume → masse → quantité de matière.

📖 4. Quantité de matière des mélanges

★ À maîtriser

📌 Dans un mélange de solides ou de liquides, la quantité de matière d’une espèce se calcule comme si cette espèce était pure, à partir de sa composition en masse ou en volume.

Compléments

• Dans 50 mL de carburant E95-E10 contenant jusqu’à 10 % en volume d’éthanol, le volume maximal d’éthanol est 5 mL.

• Pour 5 mL d’éthanol de masse volumique 0,789 g·L⁻¹ et de masse molaire 46 g·mol⁻¹, la masse vaut environ 3,95 × 10⁻³ g et la quantité de matière environ 8,6 × 10⁻⁵ mol.

💡 Astuce mémo

Composition → volume ou masse de l’espèce → quantité de matière.

📖 5. Quantité de matière des gaz

📝 Points essentiels

• Dans la plupart des exercices, le volume molaire des gaz est donné égal à 22,4 L·mol⁻¹.

📖 6. Concentration des solutions

🔑 Notions clés & Définitions

• Concentration molaire : Quotient de la quantité de matière n de soluté dissous par le volume V de solution, soit $C = \frac{n}{V}$.

★ À maîtriser

📐 Formule — La quantité de matière de soluté dans une solution vérifie $n = CV$.

📐 Formule — Pour un soluté de masse molaire M, la concentration massique et la concentration molaire sont liées par $C_m = CM$.

Compléments

• Une solution aqueuse d’eau oxygénée de concentration C = 1,0 mol·L⁻¹ et de volume 100 mL contient 0,1 mol de soluté.

💡 Astuce mémo

La concentration molaire compte les moles, la concentration massique mesure leur masse.

📖 7. Préparation des solutions

📝 Points essentiels

• Pour préparer une solution par dissolution, on calcule la quantité de matière avec $n = CV$ puis la masse de soluté à dissoudre avec $m = nM$.

• Pour préparer une solution fille de concentration C₁ et de volume V₁ par dilution d’une solution mère de concentration C₀, on calcule le volume de solution mère à prélever avec $V_0 = \frac{C_1V_1}{C_0}$.

📌 Lors d’une dilution, la quantité de matière de soluté dans la solution fille est égale à celle du prélèvement de solution mère, ce qui donne $C_0V_0 = C_1V_1$.

💡 Astuce mémo

La dissolution ajoute un soluté, tandis que la dilution conserve sa quantité de matière.

📊 Tableaux de synthèse

Grandeurs et relations principales