Chapitre 1 la mole

I) Quantité de matière

En chimie pour mesurer la quantité de matière on peut utiliser le gramme ou la mole.
Le gramme est l’unité de la masse et peut être relié au poids, il est simple à mesurer mais on ne connaît pas le nombre d’entités chimiques (atome, molécule ou ion) présentent dans un échantillon.
Pour cela on mesure la quantité de matière en mole, une mole correspond à 6,02x10 ²³ entités.
Ce nombre est appelé nombre d’Avogadro, noté N_A, il permet de connaître le nombre d’entité dans un échantillon :

N = n x N_A

Dans la classification périodique la masse d’une mole est indiquée pour chaque élément, c’est la masse molaire qui s’exprime en g/mol et se note M.
Par exemple 1 mole de carbone pèse 12 g, une mole d’oxygène 16 g.

Remarque :
Un atome et ses ions ont la même masse molaire car la masse des électrons est négligeable devant celle du noyau.

Pour une molécule on additionne la masse molaire de tous les atomes qui la compose.

Exemple :
M_H2O = 2 x M_H + M_O = (2 x 1) + 16 = 18 g.mol^-1

Pour avoir le nombre de mole dans un échantillon on divise la masse de l’échantillon par la masse molaire :

n = $\frac{m}{M}$

Avec :
n la quantité de matière en mole
m la masse en gramme
M la masse molaire en g.mol^-1.

Pour un gaz on définie le volume molaire : c’est le volume occupé par une mole de gaz.
Il est noté Vm et se mesure en L.mol^-1.

D’où :

n = $\frac{V}{\mathrm{V_m}}$

Avec :
n la quantité de matière en mole
V le volume en litre.
Vm en L.mol^-1.

Le volume molaire dépend de la pression et de la température, il est le même pour tous les gaz.
Par exemple à 25°C et à 1013 hPa le volume molaire vaut 24 L.mol^-1 quelque soit le gaz.

II) La concentration molaire

La concentration molaire d’une espèce est donnée par :

C = $\frac{n}{V}$ Avec :
C la concentration en mol.L^-1
n la quantité de matière en mole
V le volume en litre.

Avec la teneur (ou concentration en masse)
t = $\frac{m}{V}$ = $\frac{\mathrm{n\; x\; M}}{V}$ = c x M

III) Détermination de concentration par absorbance

A) Loi de Beer-Lambert

L’absorbance d’une solution est la quantité de lumière absorbée par la solution à une longueur d’onde donnée.
Elle est noté A et n’a pas d’unité.

A = εlC

Avec :
ε le coefficient d’absorption molaire en L.mol^-1.cm^-1
l l’épaisseur de la cuve en cm
C la concentration en mol.L^-1

Conditions de validité de la loi de Beer-Lambert :
- la lumière utilisée doit être monochromatique
- la concentration ne doit pas trop élevée : c ≈ 10 ^-2 mol.L^-1

B) Spectre UV-visible

Avec le spectre d’absorption d’une espèce on peut en déduire sa couleur en utilisant le cercle chromatique :

C) Dosage par étalonnage

On peut déterminer la concentration d’une solution colorée par étalonnage, pour cela :
- on réalise plusieurs solutions de concentration connue avec l’espèce colorée
- on mesure l’absorbance de chacune de ses solutions
- on trace la courbe d’étalonnage
- on mesure l’absorbance de la solution inconnue
- on détermine graphiquement la concentration de la solution inconnue


QCM d'entraînement

lien vers le manuel
Exercices
QCM p 21
3, 5 p 24
9, 13 p 25
21, 23 p 27