I. QUANTITE DE MATIERE ET NOTION DE
MOLE :
II. QUANTITE DE MATIERE ET MASSE :
III. QUANTITE DE MATIERE ET
CONCENTRATION MOLAIRE :
IV. QUANTITE DE MATIERE ET
VOLUME :
-
des mesures de masse, de volume ou de
concentration ;
-
des réactions chimiques : c’est le cas
de l’alcootest ;
-
des propriétés physico-chimiques, comme
l’absorption de rayonnement.
Dans
le S.I. la masse s’exprime en kilogramme (kg). Cependant, en chimie, il est
d’usage d’exprimer les masses en gramme (g) :
1.1.
Masses
molaires :
1.2.
Relation
entre quantité de matière, masse et masse molaire :vidéo
Avec : n en
mol ; m en g et M en g.mol-1
Cette relation est vérifiée pour les solides, les
liquides et les gaz.
Exemple : La quantité de matière dans un morceau de sucre de m =
Pour une solution S obtenue par dissolution d’un
composé moléculaire A dans un liquide B : A est le soluté et B est le
solvant.
La concentration
molaire CA d’une espèce moléculaire A dissoute dans une solution
homogène est égale à :
CA
= n(A)/V ou n(A) = CA.V
C en mol.L-1 ;
n en mol et V en L
Exemple : La quantité de matière de glucose C6H12O6
contenue dans V = 250 mL de solution de concentration C = 0,154 mol.L-1
est égale à : n(C6H12O6)=0,154x0,250 = 3,85.10-2 mol
1.3.
Le
volume des solides et des liquides :
Dans le S.I. le volume s’exprime en
mètre cube (m3). Cependant, en chimie, il est d’usage d’exprimer les
volumes en litre (L) :
Un liquide n’a pas de forme propre : son
volume ne dépend pas du récipient qui le contient.
A une température
donnée, le rapport de la masse m d’un échantillon à son volume V est sa masse
volumique r :
r
= m/V ou
m = r.V
m
en g ; V en L ; r
en g.L-1 exemple
La densité d d’un
corps par rapport à un corps de référence est égale au quotient de la masse m
d’un volume V de ce corps par la masse m0 d’un même volume V du
corps de référence considéré dans les mêmes conditions de température et de
pression :
d = m/m0
= r/r0
d
est une grandeur sans unité exemple
Pour les liquides et les solides, le corps de
référence est l’eau : reau
=
Exemple : La masse de 15,0 mL d’éther diéthylique de masse volumique
m = 710x15,0.10-3
=
4.2. Le volume des gaz :
4.2.1.
Equation d’état des gaz parfaits (vidéo):
Pour déterminer la quantité de matière d’un
échantillon gazeux, il faut mesurer sa température, son volume et sa pression.
Si la température et la pression ne sont pas trop élevées, un gaz peut être
considéré comme parfait. (on néglige alors toutes les
interactions entre les molécules)
Sa quantité de
matière, sa pression, sa température et son volume sont liés par la relation :
p.V = n.R.T
Avec :
p : en pascal (Pa) ; V en mètre cube (m3) ;T en kelvin (K) (T = q
+ 273,15) ; n en mole (mol) et R = 8,314 S.I. (constante des gaz parfaits)
Exemple : La quantité de matière contenue dans 24 mL de dioxyde de carbone
mesurés sous la pression de 1015 hPa et à la
température de
n = 1,015.105x24.10-6/293x8,31
= 1,0.10-3 mol
4.2.2. Volume molaire
d’un gaz :
vidéo
Le volume molaire d’un gaz, noté Vm,
est le volume occupé par une mole de gaz.
Il s’exprime en L.mol-1 et dépend des conditions
de température et de pression.
Le volume molaire d’un gaz est indépendant de la
nature du gaz.
La quantité de
matière n d’un gaz peut être déterminée si on connaît le volume occupé par le
gaz et son volume molaire Vm dans les conditions étudiées : n =
V/Vm
Exemple : La quantité de matière de dioxygène contenue dans un volume de
V = 25,0 mL, mesuré dans des conditions de température et de pression pour
lesquelles le volume molaire gazeux est
Vm =
·
Dans les
conditions normales : T =
·
Dans les conditions normales : T =