Fiche de révision : Quantité de matière et spectrophotométrie

📋 Plan du Cours

1. Mole et masses molaires
2. Calculer une quantité de matière
3. Quantité de matière des gaz
4. Quantité de matière en solution
5. Absorbance et couleur des solutions
6. Dosage par spectrophotométrie

📖 1. Mole et masses molaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Mole : Une mole d’entités chimiques contient 6,02 × 10²³ entités.
• Masse molaire atomique : Masse d’une mole de cet atome, exprimée en g·mol⁻¹.
• Masse molaire d’une espèce : Masse d’une mole de cette espèce chimique, exprimée en g·mol⁻¹.

★ À maîtriser

• La constante d’Avogadro, notée NA, vaut 6,02 × 10²³ mol⁻¹.

• La masse molaire d’une espèce chimique se calcule en additionnant les masses molaires atomiques de ses éléments, chacune multipliée par son indice dans la formule.

Compléments

• La masse molaire du dioxyde de carbone est $M(\mathrm{CO_2})=12{,}0+2\times16{,}0=44{,}0\ \mathrm{g\cdot mol^{-1}}$.

📖 2. Calculer une quantité de matière

🔑 Notions clés & Définitions

• Quantité de matière : Nombre de moles d’une espèce chimique dans un échantillon, exprimé en mole, de symbole mol.

★ À maîtriser

📐 Formule - Pour un échantillon de masse m et de masse molaire M, la quantité de matière vaut $n=\frac{m}{M}$.

📐 Formule - Pour un corps pur liquide de masse volumique ρ, de volume V et de masse molaire M, la quantité de matière vaut $n=\frac{\rho V}{M}$.

Compléments

• Pour prélever une masse donnée de solide, on tare une balance avec un verre de montre posé dessus, puis on ajoute le solide à l’aide d’une spatule jusqu’à la masse voulue.

• Pour prélever 0,30 mol d’eau, avec M(H₂O) = 18,0 g·mol⁻¹ et ρ = 1,00 g·cm⁻³, le volume nécessaire est 5,4 mL.

💡 Astuce mémo

Masse → peser ; volume d’un liquide → mesurer.

📖 3. Quantité de matière des gaz

🔑 Notions clés & Définitions

• Volume molaire : Volume occupé par une mole de ce gaz.

★ À maîtriser

• Selon l’hypothèse formulée par Amedeo Avogadro en 1811, des volumes égaux de gaz différents, dans les mêmes conditions de température et de pression, renferment autant de molécules.

• La loi d’Avogadro-Ampère énonce qu’à température et pression identiques, tous les gaz ont le même volume molaire.

• Le volume molaire dépend des conditions de température et de pression.

Compléments

• Dans les conditions de l’expérience à 25 °C et à la pression atmosphérique, le volume molaire des gaz vaut 24,5 L·mol⁻¹.

💡 Astuce mémo

Même température et même pression → même volume molaire pour tous les gaz.

📖 4. Quantité de matière en solution

🔑 Notions clés & Définitions

• Concentration en quantité : Quantité de matière de cette espèce dissoute par litre de solution.

★ À maîtriser

📐 Formule - Pour une espèce dissoute de quantité de matière n dans un volume de solution V, la concentration en quantité de matière est $C=\frac{n}{V}$.

📐 Formule - La concentration en masse Cm d’une espèce est reliée à sa concentration en quantité C et à sa masse molaire M par $C_m=CM$.

Compléments

• Dans 5,0 L de sang contenant du glucose à 4,66 × 10⁻³ mol·L⁻¹, la quantité de glucose est 2,3 × 10⁻² mol.

📖 5. Absorbance et couleur des solutions

🔑 Notions clés & Définitions

• Absorbance : Grandeur positive sans unité qui caractérise l’aptitude d’une espèce chimique colorée en solution à absorber une radiation de longueur d’onde donnée.

• Spectre d’absorption : Un spectre d’absorption UV-visible représente l’absorbance d’une solution en fonction de la longueur d’onde.

★ À maîtriser

📌 Lorsqu’une solution absorbe une partie des radiations de la lumière blanche, sa couleur observée correspond à la superposition des radiations transmises et, si une seule zone du visible est absorbée, elle est complémentaire de la couleur absorbée.

Compléments

• Un spectrophotomètre mesure l’intensité lumineuse transmise par la solution et la compare à l’intensité incidente pour déterminer l’absorbance.

• Les anthocyanes sont des pigments responsables de la coloration de la plupart des fruits et des légumes, et la structure de leurs chromophores varie en fonction du pH.

💡 Astuce mémo

Radiations absorbées et couleur observée sont complémentaires.

📖 6. Dosage par spectrophotométrie

🔑 Notions clés & Définitions

• Dosage par étalonnage : Méthode qui détermine la concentration en quantité de matière ou en masse d’une espèce en comparant une grandeur physique de la solution à celles de solutions étalons.

★ À maîtriser

📐 Formule - À une longueur d’onde donnée, la loi de Beer-Lambert relie l’absorbance A et la concentration en quantité C par $A=kC$.

Compléments

• Dans la loi de Beer-Lambert, k s’exprime en L·mol⁻¹ et dépend de la longueur d’onde utilisée, de la nature de l’espèce colorée et de l’épaisseur de solution traversée.

💡 Astuce mémo

Étalons → absorbances → comparaison → concentration.