Fiche de révision : Quantités de matière et solutions

📋 Plan du Cours

1. Mole et masse molaire
2. Prélever un solide
3. Prélever un liquide
4. Masse volumique et incertitudes
5. Volume molaire des gaz
6. Concentration des solutions
7. Préparer une solution
8. Dilution d’une solution

📖 1. Mole et masse molaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Mole : Correspond à 6,02 × 10^23 entités d’une espèce chimique.
• Masse molaire : La masse d’une mole d’entités chimiques et s’exprime en g·mol^-1.

📝 Points essentiels

• Les entités chimiques peuvent être :

  • des ions
  • des molécules
  • des atomes

• Les préfixes m, µ, n, p, k, M, G et T correspondent respectivement à 10^-3, 10^-6, 10^-9, 10^-12, 10^3, 10^6, 10^9 et 10^12.

💡 Astuce mémo

Nombre d’entités → quantité de matière → masse molaire

📖 2. Prélever un solide

★ À maîtriser

📐 Formule - La quantité de matière se calcule avec $n = \frac{m}{M}$, où m est en g, n en mol et M en g·mol^-1.

📐 Formule - La masse d’un échantillon se calcule avec $m = nM$, où m est en g, n en mol et M en g·mol^-1.

• La masse molaire d’un composé se calcule en additionnant les masses molaires atomiques multipliées par les nombres d’atomes de sa formule.

Compléments

• Pour obtenir 0,010 mol de fer, dont la masse molaire vaut 55,8 g·mol^-1, il faut prélever 0,558 g.

💡 Astuce mémo

Masse molaire → masse à peser → pesée

📖 3. Prélever un liquide

★ À maîtriser

📐 Formule - La masse volumique d’un liquide se calcule avec $\rho = \frac{m}{V}$, où ρ est en g·mL^-1 si m est en g et V en mL.

📐 Formule - Le volume d’un liquide se calcule avec $V = \frac{m}{\rho}$.

📐 Formule - Pour un liquide, la quantité de matière en fonction du volume, de la masse volumique et de la masse molaire est $n = \frac{\rho V}{M}$.

Compléments

• Les masses volumiques sont :
  • eau : 1,00 g·mL^-1
  • éthanol : 0,79 g·mL^-1
  • cyclohexane : 0,78 g·mL^-1

💡 Astuce mémo

Masse molaire → masse → volume

📖 4. Masse volumique et incertitudes

★ À maîtriser

📌 Les calculs intermédiaires doivent être arrondis avec autant de chiffres significatifs que la donnée la moins précise.

• Pour lire le volume dans une éprouvette graduée, l’œil doit viser la base du ménisque.

Compléments

• Une éprouvette dont la valeur d’une division est 1 mL permet une lecture indiquée ici à 100 mL.

💡 Astuce mémo

Précision du matériel ≠ précision de l’opérateur

📖 5. Volume molaire des gaz

🔑 Notions clés & Définitions

• Volume molaire : Le volume occupé par une mole de ce gaz dans des conditions données de température et de pression.

★ À maîtriser

📐 Formule - La quantité de matière d’un gaz se calcule avec $n = \frac{V}{V_m}$ et son volume avec $V = nV_m$.

📌 Dans les mêmes conditions de température et de pression, une mole de gaz occupe toujours le même volume quelle que soit sa nature.

Compléments

• À 25 °C et sous 1 atmosphère, le volume molaire vaut 24,5 L·mol^-1.

💡 Astuce mémo

Gaz : volume molaire commun ; liquides et solides : volume dépendant de l’espèce

📖 6. Concentration des solutions

🔑 Notions clés & Définitions

• Solution : Une solution ne contient pas de solide en suspension et tout le soluté y est dissous dans le solvant.

★ À maîtriser

📐 Formule - La concentration en quantité de matière se calcule avec $C = \frac{n_{soluté}}{V_{total}}$ et s’exprime en mol·L^-1.

📐 Formule - La concentration en masse se calcule avec $C_m = \frac{m_{soluté}}{V_{total}}$ et s’exprime en g·L^-1.

Compléments

📐 Formule - La concentration molaire et la concentration massique sont reliées par $C_m = CM$.

💡 Astuce mémo

Concentration molaire : quantité de matière ; concentration massique : masse

📖 7. Préparer une solution

★ À maîtriser

📐 Formule - Pour préparer une solution de concentration C et de volume V, la quantité de soluté nécessaire est $n = CV$, puis la masse à peser est $m = nM$.

• 🔄 La préparation par dissolution suit les étapes :
  1. Peser le solide
  2. Rincer la coupelle et l’entonnoir dans la fiole jaugée
  3. Dissoudre dans environ un tiers d’eau distillée
  4. Compléter jusqu’au trait de jauge
  5. Agiter pour homogénéiser

Compléments

• Pour préparer 100 mL d’une solution de concentration 7,5 × 10^-2 mol·L^-1, il faut 0,0075 mol de soluté.

💡 Astuce mémo

Peser → dissoudre → compléter → homogénéiser

📖 8. Dilution d’une solution

★ À maîtriser

📐 Formule - Lors d’une dilution, la quantité de matière prélevée est conservée et la relation vérifiée est $C_0V_0 = C_1V_1$.

📐 Formule - Le facteur de dilution se calcule avec $F = \frac{C_0}{C_1} = \frac{V_1}{V_0}$.

📐 Formule - Le volume de solution mère à prélever se calcule avec $V_0 = \frac{C_1V_1}{C_0}$.

Compléments

• Pour diluer cinq fois une solution mère jusqu’à un volume total de 50 mL, il faut prélever 10 mL de solution mère.

💡 Astuce mémo

Volume augmenté → concentration diminuée, quantité de matière conservée

📊 Tableaux de synthèse

Relations fondamentales

Dissolution et dilution