Fiche de révision : Quantité de matière et solutions

📋 Plan du Cours

1. Quantité de matière et Avogadro
2. Masses molaires et prélèvement
3. Quantité de matière des liquides
4. Quantité de matière des gaz
5. Concentration et dilution

📖 1. Quantité de matière et Avogadro

🔑 Notions clés & Définitions

• Quantité de matière : La quantité de matière, notée n, sert à dénombrer les entités chimiques comme les atomes, les molécules, les ions et les électrons, et s’exprime en moles (mol).

★ À maîtriser

📐 Formule — La quantité de matière vérifie $n = \frac{N}{N_A}$, où N est le nombre d’entités et $N_A = 6{,}022 \times 10^{23}\ \mathrm{mol}^{-1}$ est la constante d’Avogadro.

Compléments

• Pour un échantillon contenant $7{,}89 \times 10^{25}$ atomes de cuivre, la quantité de matière vaut environ $1{,}31 \times 10^{3}\ \mathrm{mol}$.

📖 2. Masses molaires et prélèvement

🔑 Notions clés & Définitions

• Masse molaire : Masse d’une mole d’entités chimiques identiques, exprimée en g·mol⁻¹.

★ À maîtriser

📐 Formule — La masse molaire moléculaire se calcule en additionnant les masses molaires atomiques de tous les atomes de la formule, par exemple $M(\mathrm{SO_4^{2-}})=M(\mathrm{S})+4M(\mathrm{O})$.

📐 Formule — La quantité de matière, la masse et la masse molaire sont reliées par $n = \frac{m}{M}$, soit $m=nM$ pour calculer la masse à prélever.

Compléments

• La masse molaire atomique de chaque élément est indiquée dans le tableau périodique ; par exemple, une mole de fluor a une masse d’environ 19,0 g, soit $M(\mathrm{F}) \approx 19{,}0\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}}$.

• Pour prélever 0,143 mol de NaHCO₃, dont la masse molaire vaut 84,0 g·mol⁻¹, il faut mesurer une masse de 12,0 g avec une balance précise au dixième de gramme.

💡 Astuce mémo

Masse molaire connue → masse prélevée calculable

📖 3. Quantité de matière des liquides

★ À maîtriser

📐 Formule — Pour un liquide, la masse volumique vérifie $\rho=\frac{m}{V}$ et la quantité de matière vérifie $n=\frac{\rho V}{M}$.

📐 Formule — Le volume de liquide nécessaire pour obtenir une quantité de matière n est $V=\frac{nM}{\rho}$.

Compléments

• Pour prélever $2{,}8 \times 10^{-2}$ mol de linalol de masse molaire 154,1416 g·mol⁻¹ et de masse volumique $8{,}6 \times 10^{2}\ \mathrm{g\cdot L^{-1}}$, il faut mesurer $5{,}0 \times 10^{-3}\ \mathrm{L}$, soit 5,0 mL, avec une pipette graduée de 5,0 mL.

📖 4. Quantité de matière des gaz

★ À maîtriser

📐 Formule — Pour un gaz, la quantité de matière est donnée par $n=\frac{V}{V_m}$, où V est le volume du gaz et Vm son volume molaire, tous deux exprimés en litres pour Vm en L·mol⁻¹.

• À pression atmosphérique, une mole de corps pur gazeux occupe 22,4 L à 0 °C ou 24,0 L à 20 °C.

Compléments

• Un volume de 13,5 L d’hélium à 20 °C et à pression atmosphérique correspond à une quantité de matière de 0,563 mol.

💡 Astuce mémo

À 0 °C : 22,4 L·mol⁻¹ ; à 20 °C : 24,0 L·mol⁻¹

📖 5. Concentration et dilution

🔑 Notions clés & Définitions

• Concentration molaire : Quantité de matière de soluté par volume de solution, exprimée en mol·L⁻¹.

★ À maîtriser

📐 Formule — La concentration molaire vérifie $C=\frac{n_{\mathrm{soluté}}}{V_{\mathrm{solution}}}$, avec le volume de solution exprimé en litres.

📐 Formule — Lors d’une dilution, la concentration et le volume vérifient $C_{\mathrm{mère}}V_{\mathrm{mère}}=C_{\mathrm{fille}}V_{\mathrm{fille}}$.

• La dilution consiste à prélever 10,0 mL de solution mère dans un bécher avec une pipette jaugée, transférer ce volume dans une fiole jaugée de 2,00 L, ajouter le solvant jusqu’aux deux tiers, agiter, puis compléter jusqu’à ce que le bas du ménisque coïncide avec le trait de jauge.

Compléments

• Pour préparer 2,00 L d’une solution fille à $1{,}25 \times 10^{-3}\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}$ à partir d’une solution mère à $2{,}50 \times 10^{-1}\ \mathrm{mol\cdot L^{-1}}$, il faut prélever 10,0 mL de solution mère.

• Le facteur de dilution de cette préparation vaut $F=\frac{C_{\mathrm{mère}}}{C_{\mathrm{fille}}}=200$.

💡 Astuce mémo

Prélever → transférer → remplir partiellement → agiter → ajuster

📊 Tableaux de synthèse

Relations de calcul de la quantité de matière