Fiche de révision : Quantité de matière et concentrations

📋 Plan du Cours

1. Mole et constante d’Avogadro
2. Masses molaires atomiques
3. Masses molaires des espèces
4. Quantité de matière par masse
5. Quantité de matière des liquides
6. Quantité de matière des gaz
7. Concentrations des solutions
8. Dissolution et dilution

📖 1. Mole et constante d’Avogadro

🔑 Notions clés & Définitions

• Mole : Unité de quantité de matière correspondant à un échantillon contenant un très grand nombre d’entités chimiques.

★ À maîtriser

📐 Formule — La relation entre le nombre N d’entités et la quantité de matière n est $N = n \times N_a$, avec Na = 6,02 × 10^23 mol^-1.

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

Compléments

• La millimole vaut 10^-3 mol et la micromole vaut 10^-6 mol.

💡 Astuce mémo

Grande quantité d’entités → utilisation de la mole

📖 2. Masses molaires atomiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Masse molaire atomique : Masse d’une mole d’atomes de cet élément, exprimée en g·mol^-1.

★ À maîtriser

📐 Formule — La masse molaire d’une espèce est liée à la masse mentité d’une entité par $M = m_{entité} \times N_a$.

Compléments

• La masse molaire atomique de l’oxygène vaut M(O) = 16,0 g·mol^-1.

• La masse molaire atomique d’un élément tient compte de l’abondance naturelle de ses différents isotopes.

💡 Astuce mémo

Une mole d’atomes déposée sur une balance

📖 3. Masses molaires des espèces

★ À maîtriser

• La masse molaire moléculaire d’une espèce se calcule en additionnant les masses molaires des atomes qui constituent sa molécule.

• La masse molaire de l’éthanol C2H6O vaut $M(C_2H_6O)=2M(C)+6M(H)+M(O)=46{,}0\ g·mol^{-1}$.

Compléments

📌 La masse molaire d’un ion est considérée comme égale à celle de l’atome ou des atomes qui le constituent, car la masse des électrons perdus ou gagnés est négligeable.

• Les masses molaires courantes sont:
  • M(H) = 1,0 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(Cl) = 35,5 g·mol^-1

💡 Astuce mémo

Formule chimique → addition des masses atomiques → masse molaire

📖 4. Quantité de matière par masse

★ À maîtriser

📐 Formule — Pour une espèce chimique de masse m et de masse molaire M, la quantité de matière vérifie $n = \frac{m}{M}$.

📐 Formule — La masse correspondant à une quantité de matière n est donnée par $m = n \times M$.

Compléments

• 22,5 g d’aspirine de masse molaire 180,0 g·mol^-1 correspondent à 0,125 mol d’aspirine.

💡 Astuce mémo

Masse m mesurée, quantité n calculée avec M

📖 5. Quantité de matière des liquides

★ À maîtriser

📐 Formule — Pour un liquide pur, la masse se calcule avec $m = \rho \times V$.

📐 Formule — Pour un liquide pur, la quantité de matière vérifie $n = \frac{\rho \times V}{M}$.

Compléments

• 500 mL d’éthanol de masse volumique 0,79 g·mL^-1 correspondent à environ 8,6 mol d’éthanol.

• La masse volumique de l’eau utilisée dans l’exercice vaut 1,0 kg·L^-1.

💡 Astuce mémo

Volume V → masse ρV → quantité n

📖 6. Quantité de matière des gaz

🔑 Notions clés & Définitions

• Volume molaire : Volume occupé par une mole de gaz et, à température et pression fixées, identique pour tous les gaz.

★ À maîtriser

📐 Formule — La quantité de matière d’un gaz de volume V est donnée par $n = \frac{V}{V_m}$.

• Aux conditions normales de température et de pression, T = 0 °C, P = 1,013 bar et Vm = 22,4 L·mol^-1.

Compléments

• À 25 °C et 1,013 bar, Vm = 24,5 L·mol^-1, tandis qu’à 25 °C et 2,026 bar, Vm = 12,2 L·mol^-1.

💡 Astuce mémo

Gaz à mêmes T et P : même volume molaire, quelle que soit sa nature

📖 7. Concentrations des solutions

🔑 Notions clés & Définitions

• Concentration en masse : Masse de soluté dissous par litre de solution, exprimée en g·L^-1.
• Concentration en quantité de matière : Quantité de matière de soluté dissoute par litre de solution, exprimée en mol·L^-1.

★ À maîtriser

📐 Formule — La concentration en masse vérifie $C_m = \frac{m}{V}$.

📐 Formule — La concentration en quantité de matière vérifie $c = \frac{n}{V}$.

📐 Formule — Les deux concentrations sont liées par la relation $C_m = c \times M$.

Compléments

• Une solution contenant 3,0 g de permanganate de potassium dans 150 mL de solution a une concentration en masse de 20 g·L^-1.

💡 Astuce mémo

Concentration en masse Cm ≠ concentration molaire c

📖 8. Dissolution et dilution

★ À maîtriser

📌 Pour obtenir une concentration en quantité de matière à partir d’une concentration en masse, il faut diviser la concentration en masse par la masse molaire selon $c = \frac{C_m}{M}$.

Compléments

• 🔄 La préparation par dissolution consiste à: dissoudre une masse de soluté, utiliser un volume donné de solvant, obtenir une solution de concentration déterminée

• La dissolution de 0,50 mol de saccharose pour obtenir 200 mL de solution donne une concentration en quantité de matière de 2,5 mol·L^-1.

📊 Tableaux de synthèse

Relations selon l’état physique