Fiche de révision : Quantité de matière et spectrophotométrie

📋 Plan du Cours

1. Quantité de matière et constante d’Avogadro
2. Masses molaires des espèces chimiques
3. Masse et volume des quantités de matière
4. Concentrations massique et molaire
5. Dissolution et dilution des solutions
6. Couleur et échelle de teinte
7. Absorbance et loi de Beer-Lambert

📖 1. Quantité de matière et constante d’Avogadro

🔑 Notions clés & Définitions

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

📝 Points essentiels

📐 Formule - La quantité de matière se calcule par $n = \frac{N}{N_a}$, où N est le nombre d’entités et Na la constante d’Avogadro.

• Une mole contient 6,02 × 10²³ entités.

📖 2. Masses molaires des espèces chimiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Masse molaire : La masse molaire M est la masse d’une mole d’entités et s’exprime en g·mol⁻¹.

★ À maîtriser

📌 La masse molaire moléculaire se calcule en additionnant les masses molaires atomiques de chaque atome de la molécule, multipliées par leur nombre.

Compléments

• La masse molaire atomique de chaque élément figure sous son symbole dans le tableau périodique.

• La masse molaire atomique de l’oxygène est M(O) = 16 g·mol⁻¹.

• La masse molaire du méthane CH₄ est 16 g·mol⁻¹, calculée par 4 × 1 + 12.

• La masse molaire du chlorure de sodium NaCl est 58,5 g·mol⁻¹.

• La masse molaire du dioxyde de carbone CO₂ est 44 g·mol⁻¹.

📖 3. Masse et volume des quantités de matière

★ À maîtriser

📐 Formule - La quantité de matière liée à une masse se calcule par $n = \frac{m}{M}$, avec m en grammes et M en g·mol⁻¹.

📐 Formule - Pour un gaz, la quantité de matière se calcule par $n = \frac{V}{V_m}$ et le volume par $V = n \times V_m$.

Compléments

• Le volume molaire est le volume occupé par une mole de gaz et s’exprime en L·mol⁻¹.

• Dans les conditions normales, à 0 °C et 1013 hPa, le volume molaire vaut 22,4 L·mol⁻¹.

• Dans les conditions usuelles, à 20 °C et 1013 hPa, le volume molaire vaut 24 L·mol⁻¹.

📖 4. Concentrations massique et molaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Concentration massique : La concentration massique t d’une espèce dissoute est la masse de soluté dissoute par volume de solution et s’exprime en g·L⁻¹.

★ À maîtriser

📐 Formule - La concentration molaire vérifie $C = \frac{n}{V}$ et s’exprime en mol·L⁻¹.

Compléments

📐 Formule - La concentration massique vérifie $t = \frac{m_{\text{soluté}}}{V_{\text{solution}}}$.

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

📖 5. Dissolution et dilution des solutions

🔑 Notions clés & Définitions

• Dissolution : La dissolution consiste à disperser les entités d’un soluté dans tout le volume d’un solvant.

★ À maîtriser

📐 Formule - La relation de dilution est $C_1 \times V_1 = C_2 \times V_2$.

• Lors d’une dilution, la quantité de matière de soluté ne change pas, donc $n_1 = n_2$.

Compléments

• Lors d’une dissolution, toute la quantité de soluté est conservée : rien ne se perd.

• Diluer une solution de concentration 1,0 mol·L⁻¹ en prélevant 10 mL pour obtenir 200 mL donne une concentration finale de 0,05 mol·L⁻¹.

💡 Astuce mémo

Dissolution : dispersion du soluté ; dilution : quantité de soluté conservée.

📖 6. Couleur et échelle de teinte

🔑 Notions clés & Définitions

• Échelle de teinte : Une échelle de teinte est une série de solutions d’une espèce colorée dont les concentrations sont connues et qui servent d’étalons.

📝 Points essentiels

• Le domaine visible correspond aux longueurs d’onde de 400 à 800 nm et constitue la lumière blanche.

📌 Une solution qui absorbe le jaune apparaît bleue, tandis que la couleur absorbée par le rouge est le cyan.

• Plus la concentration d’une solution colorée est grande, plus sa teinte est foncée.

💡 Astuce mémo

La couleur observée est distincte de la couleur absorbée : le jaune absorbé donne une solution bleue.

📖 7. Absorbance et loi de Beer-Lambert

🔑 Notions clés & Définitions

• Spectre d’absorption : Le spectre d’absorption est la courbe représentant l’absorbance A en fonction de la longueur d’onde λ.

★ À maîtriser

📐 Formule - Selon la loi de Beer-Lambert, l’absorbance est proportionnelle à la concentration selon $A = k \times C$, où k s’exprime en L·mol⁻¹ et C en mol·L⁻¹.

• Un spectrophotomètre mesure l’absorbance A d’une solution pour une radiation de longueur d’onde λ choisie.

Compléments

📌 La loi de Beer-Lambert est utilisée dans le domaine où l’absorbance A est inférieure à 1.

• Plus une solution absorbe la radiation choisie, plus son absorbance A est grande.

• L’absorbance A est sans unité.

• La mesure est la plus précise à la longueur d’onde maximale λmax ; l’exemple du cours donne λmax = 425 nm.

💡 Astuce mémo

Absorption plus forte → absorbance plus grande.