Fiche de révision : Quantité de matière et solutions

📋 Plan du Cours

1. Mole et constante d’Avogadro
2. Masses molaires atomique et moléculaire
3. Quantité de matière et grandeurs physiques
4. Corps purs, mélanges et solutions
5. Concentrations massique et molaire
6. Formulation et dosage d’un médicament
7. Préparation d’une solution par dissolution
8. Préparation d’une solution par dilution
9. Dosage par étalonnage

📖 1. Mole et constante d’Avogadro

🔑 Notions clés & Définitions

• Mole : Quantité de matière d’un système contenant autant d’entités élémentaires qu’il y a d’atomes dans 12 g de carbone 12.

★ À maîtriser

• La constante d’Avogadro vaut $N_A = 6{,}022 \times 10^{23}\ \mathrm{mol}^{-1}$ et représente le nombre d’entités élémentaires dans une mole.

📐 Formule - La quantité de matière est reliée au nombre d’entités par $n = \frac{N}{N_A}$.

Compléments

• Une mole d’atomes, d’ions ou de molécules contient respectivement $6{,}022 \times 10^{23}$ atomes, ions ou molécules.

• Trois moles de fer contiennent $1{,}8066 \times 10^{24}$ atomes de fer.

💡 Astuce mémo

Des entités microscopiques rangées par paquets de 6,022 × 10²³.

📖 2. Masses molaires atomique et moléculaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Masse molaire atomique : Masse d’une mole des atomes d’un élément chimique, notée M avec le symbole de l’élément en indice.
• Masse molaire moléculaire : Masse d’une mole de molécules, exprimée en g/mol et égale à la somme des masses molaires atomiques de leurs atomes.

📝 Points essentiels

• Les masses molaires atomiques données sont $M_C = 12\ \mathrm{g/mol}$, $M_H = 1\ \mathrm{g/mol}$ et $M_O = 16\ \mathrm{g/mol}$.

• La masse molaire du glucose C₆H₁₂O₆ vaut $6 \times 12 + 12 \times 1 + 6 \times 16 = 180\ \mathrm{g/mol}$.

📖 3. Quantité de matière et grandeurs physiques

★ À maîtriser

📐 Formule - La quantité de matière d’un échantillon de masse m et de masse molaire M vérifie $n = \frac{m}{M}$, soit $m = nM$.

📐 Formule - Pour un solide ou un liquide de masse volumique ρ et de volume V, la quantité de matière vérifie $n = \frac{\rho V}{M}$.

📐 Formule - Le volume molaire Vₘ est le volume occupé par une mole de gaz et la quantité de matière d’un gaz vérifie $n = \frac{V}{V_m}$.

Compléments

• Le volume molaire d’un gaz vaut 22,4 L/mol à 0 °C et 24,8 L/mol à 25 °C, et dépend de la température plutôt que de la nature du gaz.

• Pour 500 mL d’éthanol de masse volumique 0,79 g/mL et de masse molaire 46 g/mol, la quantité de matière vaut 8,59 mol.

📖 4. Corps purs, mélanges et solutions

🔑 Notions clés & Définitions

• Corps pur : Constitué d’une seule espèce chimique, qui peut être des atomes, des ions ou des molécules.
• Mélange : Constitué de plusieurs espèces chimiques et pouvant être homogène ou hétérogène.
• Solution : Mélange homogène obtenu par dissolution d’une espèce chimique dans un solvant ; elle est saturée lorsqu’on ne peut plus y dissoudre cette espèce.

★ À maîtriser

📌 Dans un mélange homogène, les constituants ne sont pas distinguables à l’œil nu, tandis qu’ils sont distinguables à l’œil nu dans un mélange hétérogène.

Compléments

📌 Dans une solution, l’espèce chimique dissoute est le soluté et le liquide qui la dissout est le solvant ; si le solvant est l’eau, la solution est aqueuse.

💡 Astuce mémo

Homogène : constituants invisibles à l’œil nu ; hétérogène : constituants visibles.

📖 5. Concentrations massique et molaire

★ À maîtriser

📐 Formule - La concentration massique est le rapport de la masse de soluté au volume de solution : $C_m = \frac{m}{V}$.

📐 Formule - La concentration molaire est le rapport de la quantité de matière de soluté au volume de solution : $C = \frac{n}{V}$.

📐 Formule - La concentration massique, la concentration molaire et la masse molaire sont reliées par $C_m = CM$.

Compléments

• La dissolution de 5 g de glucose dans 150 mL d’eau donne une concentration molaire de $1{,}8 \times 10^{-1}\ \mathrm{mol/L}$.

📖 6. Formulation et dosage d’un médicament

★ À maîtriser

• La préparation indiquée pour l’amoxicilline fournit 250 mg dans 5 mL, soit 50 g/L, et le flacon reconstitué de 60 mL contient 3 000 mg d’amoxicilline.

Compléments

• Les excipients de la préparation sont :

  • les arômes
  • l’acide citrique
  • le benzoate de sodium
  • le saccharose

• La posologie indiquée pour l’enfant varie de 25 mg/kg à 150 mg/kg par 24 heures.

• À la posologie de 150 mg/kg par 24 heures, un enfant de 30 kg reçoit 4 500 mg d’amoxicilline, soit 1,5 flacon de 3 000 mg par jour.

📖 7. Préparation d’une solution par dissolution

★ À maîtriser

📐 Formule - Pour préparer une solution par dissolution, la masse de soluté nécessaire vérifie $m = C_mV$ ou $m = CMV$.

• La dissolution d’un soluté solide ou liquide se réalise en calculant puis pesant ou prélevant la quantité nécessaire, en la transférant dans une fiole jaugée, en la dissolvant dans de l’eau distillée, puis en complétant au trait de jauge et en homogénéisant.

Compléments

• Les pipettes et fioles jaugées sont de la verrerie de précision, tandis que les graduations des béchers et des erlenmeyers sont peu précises.

💡 Astuce mémo

Peser, transférer, dissoudre, compléter au trait.

📖 8. Préparation d’une solution par dilution

★ À maîtriser

📌 La solution mère est la solution initiale diluée, tandis que la solution fille est la solution finale obtenue, de concentration plus faible.

📌 Lors d’une dilution, la quantité de matière de soluté reste constante tandis que l’ajout de solvant augmente le volume et diminue la concentration.

📐 Formule - Lors d’une dilution, la conservation du soluté s’écrit $C_1V_1 = C_2V_2$.

• Une dilution consiste à prélever la solution mère avec une pipette jaugée, transférer le prélèvement dans une fiole jaugée, ajouter de l’eau distillée, puis compléter au trait et homogénéiser.

Compléments

• Pour préparer 50,0 mL d’une solution fille à 12,0 g/L à partir d’une solution mère à 60,0 g/L, il faut prélever 10,0 mL de solution mère.

💡 Astuce mémo

Ajouter du solvant → le volume augmente, la concentration diminue, la quantité de soluté reste constante.

📖 9. Dosage par étalonnage

🔑 Notions clés & Définitions

• Dosage par étalonnage : Méthode qui détermine la concentration d’une solution inconnue en la comparant à une gamme de solutions étalons.

📝 Points essentiels

• Pour une solution colorée, la gamme de solutions étalons peut former une échelle de teinte et la concentration peut être déterminée à l’œil nu ou par mesure de l’absorbance.

• Les mesures des solutions étalons sont reportées sur un graphique dont la courbe obtenue est appelée courbe d’étalonnage.

📐 Formule - Lorsque la droite d’étalonnage vérifie $A = 3{,}67c$, la concentration massique se calcule par $c = \frac{A}{3{,}67}$.

• Pour une absorbance de 0,62 et une droite d’étalonnage $A = 3{,}67c$, la concentration massique calculée est 0,12 g·L⁻¹.

💡 Astuce mémo

Solutions étalons → mesures → courbe d’étalonnage → concentration inconnue.