Fiche de révision : Quantité de matière et solutions

📋 Plan du Cours

1. Mole et nombre d’Avogadro
2. Masse molaire des espèces chimiques
3. Relations entre masse et quantité
4. Concentrations des solutions
5. Couleur et absorbance des solutions
6. Mesure spectrophotométrique et Beer-Lambert

📖 1. Mole et nombre d’Avogadro

🔑 Notions clés & Définitions

• Mole : Unité de quantité de matière.

📝 Points essentiels

📐 Formule - La quantité de matière d’un échantillon de N entités chimiques vérifie $n = \frac{N}{N_A}$, où n est en mol et Nₐ est le nombre d’Avogadro.

• Une mole contient 6,02 × 10²³ entités chimiques identiques, nombre appelé constante d’Avogadro et noté Nₐ.

📖 2. Masse molaire des espèces chimiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Masse molaire : Masse d’une mole des entités d’une espèce chimique, exprimée en g·mol⁻¹.

★ À maîtriser

• La masse molaire d’une espèce moléculaire se calcule en additionnant les masses molaires atomiques de tous les atomes de sa formule, en tenant compte de leurs indices.

Compléments

📐 Formule - La masse molaire d’une entité de masse m_entité vérifie $M = N_A \times m_{\text{entité}}$, avec Nₐ = 6,02 × 10²³ mol⁻¹.

• Les masses molaires calculées sont :
  • M(CO₂) = 44,0 g·mol⁻¹
  • M(SO₂) = 64,0 g·mol⁻¹
  • M(CH₄) = 16,0 g·mol⁻¹
  • M(H₂O) = 18,0 g·mol⁻¹
  • M(C₆H₁₂O₆) = 180 g·mol⁻¹

📖 3. Relations entre masse et quantité

★ À maîtriser

📐 Formule - Pour une espèce de masse m et de masse molaire M, la quantité de matière vérifie $n = \frac{m}{M}$, avec n en mol, m en g et M en g·mol⁻¹.

📐 Formule - La masse d’une espèce de quantité de matière n et de masse molaire M vérifie $m = n \times M$.

Compléments

• Une masse de 16 g de dioxygène correspond à 0,50 mol, et une masse de 5,0 g de glucose correspond à 2,8 × 10⁻² mol.

• Une quantité de 3 mol de dioxyde de carbone correspond à 132 g, et une quantité de 0,50 mol de glucose correspond à 90 g.

📖 4. Concentrations des solutions

🔑 Notions clés & Définitions

• Solution : Mélange homogène constitué d’un solvant et d’un ou plusieurs solutés, obtenu par dissolution d’un soluté dans un solvant.
• Concentration en masse : Masse de soluté dissoute dans un litre de solution, exprimée en g·L⁻¹.
• Concentration molaire : Quantité de matière de soluté dissoute dans un litre de solution, exprimée en mol·L⁻¹.

★ À maîtriser

📐 Formule - La concentration en masse vérifie $C_m = \frac{m}{V}$, avec Cₘ en g·L⁻¹, m en g et V en L.

📐 Formule - La concentration en quantité de matière vérifie $C = \frac{n}{V}$, avec C en mol·L⁻¹, n en mol et V en L.

Compléments

📐 Formule - La concentration en masse et la concentration molaire sont liées par $C_m = C \times M$, où M est la masse molaire de l’espèce.

• Une solution peut être réalisée par dissolution ou par dilution.

💡 Astuce mémo

La concentration massique compte des grammes par litre ; la concentration molaire compte des moles par litre.

📖 5. Couleur et absorbance des solutions

★ À maîtriser

📌 Éclairée en lumière blanche, une solution colorée est perçue dans la couleur complémentaire de la radiation qu’elle absorbe.

• Une solution colorée absorbe une partie des radiations de la lumière qui la traverse et se comporte comme un filtre.

Compléments

• Une solution qui absorbe le rouge apparaît cyan, tandis qu’une solution qui absorbe le jaune apparaît bleue.

📖 6. Mesure spectrophotométrique et Beer-Lambert

★ À maîtriser

📐 Formule - La loi de Beer-Lambert s’écrit $A = \varepsilon \times l \times C$, où A est sans unité, ε s’exprime en L·mol⁻¹·cm⁻¹, l en cm et C en mol·L⁻¹.

📌 À une longueur d’onde donnée, l’absorbance A est proportionnelle à la concentration molaire C de l’espèce colorée selon A = k × C, où k dépend de l’espèce, de la longueur d’onde choisie et de la nature du solvant.

• 🔄 La mesure spectrophotométrique se déroule ainsi :

  1. Choisir la longueur d’onde correspondant au maximum d’absorption.
  2. Réaliser le blanc avec le solvant pur afin de régler A à zéro.
  3. Mesurer la solution à analyser dans la même cuve transparente.

• Un spectrophotomètre mesure l’absorbance d’une solution colorée pour une radiation donnée, à une longueur d’onde donnée.

Compléments

• Pour une solution dont la longueur d’onde d’absorption maximale est 750 nm, la radiation absorbée est rouge et la solution apparaît cyan.

• Pour une solution dont la longueur d’onde d’absorption maximale est 550 nm, la radiation absorbée est verte et la solution apparaît magenta.

💡 Astuce mémo

Choisir λmax, régler le blanc, mesurer l’échantillon.