Fiche de révision : Quantité de matière et solutions

📋 Plan du Cours

1. Quantité de matière et nombre d’entités
2. Masses molaires des espèces chimiques
3. Quantité de matière des échantillons
4. Volume molaire des gaz
5. Concentrations massique et molaire
6. Préparation par dissolution
7. Dilution et conservation du soluté

📖 1. Quantité de matière et nombre d’entités

🔑 Notions clés & Définitions

• Quantité de matière : La quantité de matière, notée n et exprimée en mole (mol), correspond au nombre de paquets de 6,02 × 10²³ entités chimiques.
• Nombre d’Avogadro : Le nombre d’Avogadro est le nombre d’entités chimiques contenues dans une mole et vaut Nₐ = 6,02 × 10²³ mol⁻¹.

★ À maîtriser

📐 Formule - Le nombre d’entités N est relié à la quantité de matière n par $N = n \times N_{\mathrm{A}}$.

Compléments

• 3,0 mol de paracétamol correspondent à 1,8 × 10²⁴ molécules.

📖 2. Masses molaires des espèces chimiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Masse molaire atomique : La masse molaire atomique d’une espèce chimique est la masse d’une mole de ses atomes ; elle se note M, s’exprime en g·mol⁻¹ et se trouve dans la classification périodique.
• Masse molaire moléculaire : La masse molaire moléculaire d’une molécule est la masse d’une mole de cette molécule et se calcule en additionnant les masses molaires atomiques de ses atomes constitutifs.

📝 Points essentiels

• Pour le glucose C₆H₁₂O₆, avec M(H) = 1,0 g·mol⁻¹, M(C) = 12,0 g·mol⁻¹ et M(O) = 16,0 g·mol⁻¹, la masse molaire moléculaire vaut 180 g·mol⁻¹.

• La masse molaire d’un ion est égale à celle de l’atome dont il est issu, car la masse des électrons gagnés ou perdus est négligeable devant celle des nucléons.

📖 3. Quantité de matière des échantillons

★ À maîtriser

📐 Formule - Pour un solide ou un liquide, la quantité de matière vérifie $n = \frac{m}{M}$.

📐 Formule - La masse d’un liquide se calcule par $m = \rho \times V$, donc sa quantité de matière peut s’écrire $n = \frac{\rho \times V}{M}$.

Compléments

• Une quantité de 0,030 mol de paracétamol de masse molaire 151 g·mol⁻¹ correspond à une masse de 4,5 g.

• Dans 12 mL d’éthanol de masse volumique 0,789 g·mL⁻¹ et de masse molaire 46,0 g·mol⁻¹, la quantité de matière est 0,21 mol.

📖 4. Volume molaire des gaz

🔑 Notions clés & Définitions

• Volume molaire : Le volume molaire Vₘ est le volume occupé par une mole de gaz et s’exprime couramment en L·mol⁻¹ ; à température et pression identiques, il est le même quel que soit le gaz.

★ À maîtriser

📐 Formule - La quantité de matière d’un gaz est donnée par $n = \frac{V}{V_{\mathrm{m}}}$.

Compléments

• À 20 °C et 1013 hPa, le volume molaire d’un gaz vaut 24,0 L·mol⁻¹.

• Un gaz de volume 600 mL dans des conditions où Vₘ = 12,2 L·mol⁻¹ représente 4,92 × 10⁻² mol.

📖 5. Concentrations massique et molaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Concentration massique : La concentration massique t d’un soluté est la masse de soluté par litre de solution et s’exprime en g·L⁻¹.
• Concentration molaire : La concentration molaire C d’un soluté est la quantité de matière de soluté par litre de solution et s’exprime en mol·L⁻¹.

📝 Points essentiels

📐 Formule - La concentration massique et la concentration molaire sont reliées par $t = C \times M$.

📖 6. Préparation par dissolution

★ À maîtriser

• 🔄 La préparation par dissolution suit ces étapes :
  1. Peser le solide sur une balance tarée.
  2. Verser le solide dans une fiole jaugée avec un entonnoir.
  3. Rincer l’entonnoir à l’eau distillée dans la fiole, puis remplir aux deux tiers.
  4. Boucher et agiter.
  5. Compléter à l’eau distillée jusqu’au trait de jauge, boucher et agiter.

📐 Formule - Pour préparer une solution de concentration massique t et de volume V par dissolution, la masse de soluté nécessaire est $m = t \times V$.

Compléments

• Pour préparer 200 mL de solution de glucose à 30 g·L⁻¹, il faut peser 6,0 g de glucose.

💡 Astuce mémo

Peser, transférer, rincer, agiter, compléter au trait.

📖 7. Dilution et conservation du soluté

🔑 Notions clés & Définitions

• Dilution : Diluer une solution aqueuse consiste à obtenir une solution moins concentrée en lui ajoutant de l’eau distillée ; la solution initiale est la solution mère et la solution diluée est la solution fille.

★ À maîtriser

📌 Lors d’une dilution, la quantité de matière de soluté est constante entre la solution mère et la solution fille ; la masse de soluté est également conservée.

📐 Formule - Pour une dilution exprimée en concentration molaire, la conservation du soluté donne $c_{\mathrm{mère}} \times V_{\mathrm{mère}} = c_{\mathrm{fille}} \times V_{\mathrm{fille}}$.

📐 Formule - Le facteur de dilution vérifie $F = \frac{C_{\mathrm{mère}}}{C_{\mathrm{fille}}} = \frac{V_{\mathrm{fille}}}{V_{\mathrm{mère}}}$ et est toujours supérieur à 1.

Compléments

• Pour préparer 50,0 mL de solution fille de diiode à 0,10 mol·L⁻¹ à partir d’une solution mère à 1,0 mol·L⁻¹, il faut prélever 5,0 mL de solution mère avec une pipette jaugée et compléter dans une fiole jaugée de 50,0 mL.

💡 Astuce mémo

La solution mère est concentrée ; la solution fille est diluée.

📊 Tableaux de synthèse

Concentrations et méthodes de préparation