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Chapitre 1
Détermination de quantité de matière
A / Notion de mole
Pour dénombrer les entités élémentaires (atomes, molécules, ions, etc …) on utilise la quantité de matière exprimée en mole.
La relation de proportionnalité entre la quantité de matière n et le nombre d’entités N
d’un échantillon donné est :
n = N / NA avec : N : nombre d’entités sans unité
n : nombre de mole en mol
NA (constante d’Avogadro) = 6,02.1023 mol-1
B / Quantité de matière pour un solide ou un liquide
1 / Masse molaire
La masse molaire atomique d’un élément est la masse d’une mole d’atomes de cet élément. On la note M et elle s’exprime en g/mol.
La masse molaire d’une espèce chimique est égale à la somme des masses molaires atomiques des éléments qui composent sa formule.
On parle de masse molaire moléculaire dans le cas d’une espèce constitué de molécules.
2 / Détermination d’une quantité de matière par pesée
La quantité de matière n d’une espèce chimique est égale au quotient de sa masse m par sa masse molaire M :
n = m / M avec : n : nombre de mole en mol
m : masse en g
M : masse molaire en g/mol
3 / Détermination de quantité de matière par mesure d’un volume
a / Masse volumique et densité
La masse volumique d’une espèce chimique est égale au rapport de la masse m d’un échantillon de cette espèce par le volume V qu’il occupe :
? = m / V avec : ? : masse volumique en g/cm3
m : masse en g
V : volume en cm3
La densité est le rapport entre la masse volumique ? du corps considéré et la masse volumique ?0 d’un corps de référence :
d = ? / ?0 avec : d : densité sans unité
? et ?0 dans la même unité ( g/cm3 )
Remarque :
Le corps de référence pour les solides et les liquides est l’eau pure et l’air pour les gaz.
Et : ?0 ( eau pure ) = 1,00 g/cm3
?0 ( air ) = 1,29 g/cm3
b / Relation entre volume et quantité de matière
On a :
n = m / M = ( ? . V ) / M avec : n en mol
V en cm3
? en g/cm3
M en g/mol
Remarque :
On a : ? = m / V , donc : m = ?.V
C / Quantité de matière et gaz
1 / Volume molaire
Le volume molaire d’un gaz, noté Vm, est le volume occupé par une mole de ce gaz. Il s’exprime en L/mol et dépend des conditions de température et de pression.
Le volume molaire est indépendant de la nature du gaz.
Dans les conditions normales :
T = 0°C, et P= 1013 hPa , on a : Vm = 22,4 L/mol
Dans les conditions habituelles :
T = 20°C, et P= 1013 hPa , on a : Vm = 24,0 L/mol
2 / Relation entre quantité de matière et volume molaire
La quantité de matière n d’un échantillon gazeux peut s’exprimer à partir de son volume V et du volume molaire des gaz Vm dans les conditions de température et de pression considérées :
n = V / Vm avec : V : volume en L
n : nombre de mole en mol
Vm : volume molaire en L/mol
3 / Équation des gaz parfaits
Si la température et la pression ne sont pas trop élevées, un gaz peut être considéré comme parfait. Sa quantité de matière, sa pression, sa température et son volume sont alors liées par la relation :
P.V = n.R.T
On peut donc déterminer la quantité de matière n d’un gaz en utilisant la relation des gaz parfaits :
n = ( P.V ) / ( R.T ) avec : n : nombre de mol en mol
P : pression en Pa
V : volume en m3
T : température en °K
et R (constante des gaz parfaits) = 8,314 Pa.m3.K-1.mol-1 (ou S.I.)
D / Quantité de matière d’un soluté
Une solution aqueuse est obtenue par dissolution d’une espèce chimique, appelé soluté, dans un liquide appelé solvant (l’eau pour les solutions aqueuses).
La concentration molaire c d’un soluté est défini comme le rapport entre la quantité de matière n de soluté et le volume V de solution homogène.
c = n / V
Donc, la quantité de matière n d’un soluté de concentration molaire c dans un volume V de solution est :
n = c.V avec : n : nombre de mole en mol
c concentration molaire en mol/L
V : volume en L
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