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

📋 Plan du Cours

1. Mole et masses molaires
2. Quantité de matière des corps purs
3. Prélèvement et mélanges
4. Quantité de matière des gaz
5. Concentration des solutions
6. Préparation des solutions

📖 1. Mole et masses molaires

🔑 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 de cet atome, exprimée en grammes par mole.

📝 Points essentiels

📐 Formule - La masse molaire moléculaire d’une molécule se calcule en additionnant les masses molaires atomiques de ses atomes, par exemple $M(\mathrm{NH_3})=M(\mathrm{N})+3M(\mathrm{H})=17{,}0\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}}$.

• Une mole d’entités contient 6,02×10^23 entités et le nombre d’entités par mole est la constante d’Avogadro $N_A = 6{,}02\times10^{23}\ \mathrm{mol}^{-1}$.

💡 Astuce mémo

Masse des entités → masse par mole → masse molaire moléculaire

📖 2. Quantité de matière des corps purs

★ À maîtriser

📐 Formule - Pour un échantillon d’une espèce de masse m et de masse molaire M, la quantité de matière vérifie $n=\frac{m}{M}$.

📐 Formule - Pour un corps pur de masse volumique ρ et de volume V, la masse s’écrit $m=\rho V$, puis la quantité de matière se calcule avec $n=\frac{m}{M}$.

Compléments

• 12 mL d’éthanol de masse volumique 789 g·L⁻¹ et de masse molaire 46,0 g·mol⁻¹ correspondent à environ 0,21 mol d’éthanol.

💡 Astuce mémo

Masse ou volume → masse → quantité de matière

📖 3. Prélèvement et 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, après détermination de sa masse ou de son volume dans le mélange.

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

Compléments

• Dans 50 mL de carburant 95-E10 contenant jusqu’à 10 % d’éthanol en volume, le volume d’éthanol est 5,0 mL et sa quantité de matière est 8,6×10⁻² mol.

💡 Astuce mémo

Solide : peser ; liquide : mesurer un volume

📖 4. Quantité de matière des gaz

🔑 Notions clés & Définitions

• Volume molaire : Volume occupé par une mole de gaz à une température et une pression données, quel que soit le gaz.

📝 Points essentiels

📐 Formule - Pour un échantillon gazeux de volume V et de volume molaire Vm, la quantité de matière vérifie $n=\frac{V}{V_m}$.

• Selon la loi d’Avogadro-Ampère, deux volumes égaux de gaz différents, dans les mêmes conditions de température et de pression, contiennent la même quantité de matière.

📖 5. Concentration des solutions

🔑 Notions clés & Définitions

• Concentration molaire : Quotient de la quantité de matière n de soluté dissous par le volume V de solution.

★ À maîtriser

📐 Formule - La concentration molaire d’une solution vérifie $C=\frac{n}{V}$ et s’exprime en mol·L⁻¹ lorsque n est en moles et V en litres.

Compléments

📐 Formule - La concentration en masse d’un soluté vérifie $C_m=\frac{m}{V}$ et s’exprime en g·L⁻¹ lorsque m est en grammes et V en litres.

📖 6. Préparation des solutions

★ À maîtriser

📐 Formule - Pour préparer par dissolution un volume V de solution de concentration C avec un soluté de masse molaire M, la masse à dissoudre est $m=CVM$.

📐 Formule - Lors d’une dilution, la quantité de matière de soluté est conservée et le volume de solution mère à prélever vérifie $V_{mp}=\frac{C_1V_1}{C_0}$.

• Une dissolution consiste à peser la masse calculée de soluté, puis à la dissoudre dans le solvant jusqu’au volume de solution souhaité.

Compléments

• Pour préparer 100 mL d’une solution fille à 1,0×10⁻² mol·L⁻¹ à partir d’une solution mère à 5,0×10⁻² mol·L⁻¹, il faut prélever 20 mL de solution mère.

💡 Astuce mémo

Dissolution : ajouter un soluté ; dilution : conserver sa quantité de matière

📊 Tableaux de synthèse

Relations de calcul de la quantité de matière