Définition
Si dans une usine, on sait qu'une boite contient cent clous, il sera bien plus rapide de calculer le nombre de clous en comptant les boites que les clous eux-mêmes. La mole est une unité de mesure fondée sur ce principe : elle a été définie (par Avogadro) dans le but de calculer plus facilement les quantités de matières. Chaque mole correspond donc à un "paquet" d'entités chimiques identiques comportant un certain nombre d'entités. Ce nombre, appelé constante d'Avogadro, est égal au nombre d'atomes présents dans 12 grammes de Carbone 12. On le note NA
NA = 6,022 x 10^23 mol-1
Soit un échantillon de cuivre constitué de N atomes. Ces N atomes sont répartis en n moles :
N = n x NA
N : nombre d'entités chimique, sans unité
n : nombre de moles, en mol
NA : nombre d'Avogadro, en mol-1
Masse molaire
La masse molaire est la masse d'un élément donné pour une mole de cet élément.
• Masse molaire atomique
La masse molaire atomique est indiquée pour chaque atome dans la classification périodique des éléments chimiques.
Exemple : masse molaire du carbone : MC = 12g.mol-1
• Masse molaire moléculaire
Pour calculer la masse molaire d'une molécule, on aditionne simplement la masse de chaque atome présent dans la molécule, autant de fois qu'elle y est.
Exemple : MC6H12O6 = 6 x MC + 12 x MH + 6 x MO
Exemple : MC6H12O6 = 6 x 12 + 12 x 1,0 + 6 X 16
Exemple : MC6H12O6 = 180 g.mol-1
• Masse molaire ionique
La masse molaire ionique se calcule de la même manière que la masse molaire moléculaire. On ne prend pas en compte les charges.
Exemple : MNa+ = MNa
• Pour les solides et les liquides :
n = m/M
m : masse de l'élément, en g (grammes)
M : masse molaire, en g.mol-1
• Pour les gaz :
Il existe un volume molaire, VM, qui ne dépend que de la pression (P) et de la température (T).
Dans les conditions normales de température et de pression (CNTP), c'est à dire à 0°C et 1 bar,
VM = 22,4L.mol-1
Dans les conditions standards de température et de pression (CSTP), c'est à dire à environ 25°C et 1 bar,
VM = 24,0L.mol-1
n = V/VM
V : volume du gaz, en L
VM : volume molaire, en L.mol-1
[ Ajouter un commentaire ] [ 2 commentaires ]
# Posté le lundi 17 septembre 2007 21:39
Modifié le lundi 03 mars 2008 11:08
Solution et concentration molaire
» Qu'est-ce qu'une solution ?
Une solution est un liquide constitué de plusieurs espèces chimiques. L'une d'elles, très majoritaire, est celle dans laquelle les autres sont dissoutes : c'est le solvant ; les espèces dissoutes dans ce solvant sont appelés solutés.
Dans le cas de l'eau, la solution est aqueuse.
» La concentration molaire
La concentration molaire d'une espèce chimique dans un solvant est la quantité de moles de cette espèce chimique par litre de solution. Pour une espèce A, on pose :
CA = [A] = nA/V
CA = [A] : concentration en mol.L-1
n : quantité de matière en mol
V : volume en L
Remarque : convention d'écritures
On écrit généralement C pour désigner la concentration d'une solution, tandis que l'écriture [A] est réservée à la concentration en une espèce de la solution (la formule de l'espèce est marquée entre crochets ; ici, A).
» Comment préparer une solution ?
• Par dissolution d'un solide
Comment, par exemple, préparer 200 mL d'une solution de sulfate de cuivre de concentration 0,050 mol.L-1 ?
1ère étape : Calculer la quantité de matière dont on a besoin
Connaissant le volume et la concentration recherchée, on en déduit le nombre de moles :
C = n/V, donc n = C x V, soit ici n = 200 x10^-3 x 0,050 = 0,010 mol
2ème étape : Calculer la masse à prélever
On connaît maintenant n, et on calcule MCuSO4,5H2O = 250 g.mol-1
n = m/M, donc m = n x M, soit ici m = 0,010 x 250 = 2,5 g
3ème étape : On prélève à l'aide d'un verre de montre la masse m désirée du solide, que l'on place dans une fiole jaugée de 200 mL à l'aide d'un entonnoir. On rince le verre de montre et l'entonnoir à l'eau distillée (c'est important de bien nettoyer le matériel après utilisation). On ajoute de l'eau dans la fiole jaugée, mais pas entièrement : on la bouche d'abord, on agite de sorte à bien homogénéiser le contenu, puis on complète à l'eau distillée jusqu'au trait de jauge : il faut pour cela que la base du ménisque formée par l'eau soit tangente au trait de jauge. voir schéma
• Par dilution
On dilue une solution plus concentrée. Soit, par exemple, une solution mère de sulfate de cuivre de concentration Co = 0,50 mol.L-1 On veut fabriquer 200mL de solution fille de concentration C = 0,050 mol.L-1
1ère étape : Déterminer la quantité de matière à prélever
On veut avoir, dans la solution filles, n moles de sulfate de cuivre : n = C x V = 0,050 x 200 x 10^-3 = 0,010 mol
Cette quantité de matière provient de la solution mère, dont on doit prélever un volume Vo :
n = Co x Vo donc Vo = n/Co = 0,010/0,50 = 0,020L, soit 20 mL
2ème étape : On prélève le volume Vo de solution mère dans un bécher et on le place dans une fiole jaugée de volume désiré (ici, 200mL). Comme précédemment, on ajoute de l'eau distillée, on homogénéise, puis on complète jusqu'au trait de jauge.
Remarques
▪ Les résultats des calculs ne doivent pas être laissés tels quels, mais notés en écriture scientifique : c'est à dire un seul chiffre avant la virgule, et une puissance de dix. Par exemple : 0,020 devient 2,0 x 10^-2
▪ Faire très attention aux unités : vous avez peut-être remarqué que les 200 mL des solutions ont été ici remplacés par 200 x 10^-3 L. Les calculs sont faux si les unités ne sont pas respectées.
▪ Ne pas oublier les unités avec le résultat ; il ne faut cependant jamais les écrire dans le calcul même.