Unité de quantité de matière dans le Système International
1 mole contient 6,02 × 10²³ entités élémentaires (atomes, molécules, ions...)
Nombre appelé constante d'Avogadro (NA)
Masse molaire : Masse d'une mole d'entités (g/mol)
Volume molaire : Volume occupé par une mole de gaz (L/mol)
Stœchiométrie : Relations quantitatives dans les réactions
La mole : Unité de quantité de matière contenant 6,02×10²³ entités.
\(N = n \times N_A\)
N : nombre d'entités
n : quantité de matière en mol
NA : nombre d'Avogadro = 6,02×10²³ mol⁻¹
n = 2,5 mol de carbone
NA = 6,02×10²³ mol⁻¹
N = n × NA
N = 2,5 × 6,02×10²³
N = 15,05×10²³ = 1,505×10²⁴
N = 1,5×10²⁴ atomes de carbone
Le résultat est plausible : 2,5 fois plus que la valeur de référence (6,02×10²³)
Il y a 1,5×10²⁴ atomes de carbone dans 2,5 mol de carbone.
• Relation fondamentale : N = n × NA
• Notation scientifique : Utiliser la forme a×10n pour les grands nombres
• Signification physique : 1 mole de toute substance contient 6,02×10²³ entités
Quantité de matière : Nombre de moles d'une substance, exprimé en mol.
\(n = \frac{N}{N_A}\)
n : quantité de matière en mol
N : nombre d'entités
NA : nombre d'Avogadro = 6,02×10²³ mol⁻¹
N = 1,8×10²⁴ molécules d'eau
NA = 6,02×10²³ mol⁻¹
n = N / NA
n = (1,8×10²⁴) / (6,02×10²³)
n = (1,8×10²⁴) / (6,02×10²³) = (1,8/6,02) × 10¹
n = 0,299 × 10¹ = 2,99
n = 3,0 mol
1,8×10²⁴ est environ 3 fois plus grand que 6,02×10²³, donc n ≈ 3 mol
La quantité de matière correspondant à 1,8×10²⁴ molécules d'eau est de 3,0 mol.
• Relation fondamentale : n = N / NA
• Division de puissances : (a×10m) / (b×10n) = (a/b)×10m-n
• Ordre de grandeur : Vérifier la cohérence du résultat
Masse molaire atomique : Masse d'une mole d'atomes d'un élément, exprimée en g/mol.
\(m = n \times M\)
m : masse en grammes
n : quantité de matière en mol
M : masse molaire en g/mol
n = 3 mol d'atomes d'oxygène
M(O) = 16,0 g/mol
m = n × M
m = 3 × 16,0
m = 48,0 g
m = 48,0 g
3 fois la masse d'une mole (16,0 g) = 48,0 g
La masse de 3 mol d'atomes d'oxygène est de 48,0 g.
• Relation masse-quantité : m = n × M
• Unités : Masse en g, quantité en mol, masse molaire en g/mol
• Linéarité : La masse est proportionnelle à la quantité de matière
Molécule diatomique : Molécule composée de deux atomes identiques (ici O₂).
\(N = n \times N_A\)
N : nombre de molécules O₂
n : quantité de matière en mol
NA : nombre d'Avogadro = 6,02×10²³ mol⁻¹
n = 0,75 mol de O₂
NA = 6,02×10²³ mol⁻¹
N = n × NA
N = 0,75 × 6,02×10²³
N = 4,515×10²³
N = 4,5×10²³ molécules de O₂
Il s'agit de molécules de O₂, pas d'atomes d'oxygène
Nombre d'atomes d'oxygène = 2 × 4,5×10²³ = 9,0×10²³
0,75 mol de dioxygène O₂ contient 4,5×10²³ molécules de O₂.
• Relation fondamentale : N = n × NA
• Distinction molécules/atomes : Une molécule O₂ contient 2 atomes O
• Précision de la nature des entités : Spécifier qu'il s'agit de molécules
Formule de l'eau : H₂O, contenant 2 atomes d'hydrogène et 1 atome d'oxygène.
1 molécule H₂O contient 2 atomes H
Donc 1 mol de H₂O contient 2 mol d'atomes H
Et 1,5 mol de H₂O contient 3 mol d'atomes H
Formule de l'eau : H₂O
Donc 1 molécule H₂O contient 2 atomes H
Si n(H₂O) = 1,5 mol
Alors n(H) = 2 × 1,5 = 3,0 mol d'atomes H
N(H) = n(H) × NA
N(H) = 3,0 × 6,02×10²³
N(H) = 18,06×10²³ = 1,806×10²⁴
N(H) = 1,8×10²⁴ atomes d'hydrogène
Il y a 1,8×10²⁴ atomes d'hydrogène dans 1,5 mol de molécules d'eau.
• Stœchiométrie moléculaire : Utiliser la formule chimique pour déterminer les rapports
• Relation quantité/nombre : N = n × NA
• Distinction entre molécules et atomes : Une molécule d'eau contient 2 atomes d'hydrogène
Ions : Atomes ou groupes d'atomes chargés électriquement (cations ou anions).
\(n = \frac{N}{N_A}\)
n : quantité de matière en mol
N : nombre d'ions Na⁺
NA : nombre d'Avogadro = 6,02×10²³ mol⁻¹
N = 3,01×10²³ ions Na⁺
NA = 6,02×10²³ mol⁻¹
n = N / NA
n = (3,01×10²³) / (6,02×10²³)
n = 3,01 / 6,02 = 0,5
n = 0,5 mol
3,01×10²³ est la moitié de 6,02×10²³, donc n = 0,5 mol
La quantité de matière correspondant à 3,01×10²³ ions Na⁺ est de 0,5 mol.
• Relation fondamentale : n = N / NA
• Unité universelle : 1 mole de n'importe quelle entité contient 6,02×10²³ entités
• Application aux ions : Les ions sont traités comme les autres entités
Dioxyde de soufre : Molécule de formule SO₂ contenant 1 atome de soufre et 2 atomes d'oxygène.
1 molécule SO₂ contient 1 atome S
Donc 1 mol de SO₂ contient 1 mol d'atomes S
Et 0,25 mol de SO₂ contient 0,25 mol d'atomes S
Formule de SO₂ : 1 atome de S + 2 atomes de O
Donc 1 molécule SO₂ contient 1 atome S
Si n(SO₂) = 0,25 mol
Alors n(S) = 1 × 0,25 = 0,25 mol d'atomes S
N(S) = n(S) × NA
N(S) = 0,25 × 6,02×10²³
N(S) = 1,505×10²³
N(S) = 1,5×10²³ atomes de soufre
0,25 mol de molécules de SO₂ contient 1,5×10²³ atomes de soufre.
• Stœchiométrie moléculaire : Utiliser la formule chimique pour déterminer les rapports
• Relation quantité/nombre : N = n × NA
• Proportionnalité : 0,25 mol de SO₂ contient 0,25 mol d'atomes S
Atome de cuivre : Entité chimique élémentaire de symbole Cu.
\(n = \frac{N}{N_A}\)
n : quantité de matière en mol
N : nombre d'atomes Cu
NA : nombre d'Avogadro = 6,02×10²³ mol⁻¹
N = 4,5×10²⁴ atomes de Cu
NA = 6,02×10²³ mol⁻¹
n = N / NA
n = (4,5×10²⁴) / (6,02×10²³)
n = (4,5×10²⁴) / (6,02×10²³) = (4,5/6,02) × 10¹
n = 0,747 × 10¹ = 7,47
n = 7,5 mol
4,5×10²⁴ est environ 7,5 fois plus grand que 6,02×10²³
La quantité de matière correspondant à 4,5×10²⁴ atomes de cuivre est de 7,5 mol.
• Relation fondamentale : n = N / NA
• Division de puissances : (a×10m) / (b×10n) = (a/b)×10m-n
• Ordre de grandeur : Vérifier la cohérence du résultat
Glucose : Molécule de formule C₆H₁₂O₆, sucre simple.
\(N = n \times N_A\)
N : nombre de molécules de glucose
n : quantité de matière en mol
NA : nombre d'Avogadro = 6,02×10²³ mol⁻¹
n = 0,1 mol de glucose C₆H₁₂O₆
NA = 6,02×10²³ mol⁻¹
N = n × NA
N = 0,1 × 6,02×10²³
N = 0,602×10²³ = 6,02×10²²
N = 6,0×10²² molécules de glucose
0,1 mol = 1/10 d'une mole, donc 1/10 de 6,02×10²³ = 6,02×10²²
0,1 mol de glucose contient 6,0×10²² molécules de glucose.
• Relation fondamentale : N = n × NA
• Notation scientifique : Maintenir la forme a×10n
• Proportionnalité : La quantité est proportionnelle au nombre d'entités
La mole : Unité universelle de quantité de matière, indépendante de la nature des entités.
1 mol de n'importe quelle substance contient exactement NA = 6,02×10²³ entités
Ce nombre est indépendant de la nature des entités
Comparer 1 mol d'atomes de fer (Fe) et 1 mol d'atomes d'or (Au)
N(Fe) = n × NA = 1 × 6,02×10²³ = 6,02×10²³ atomes de Fe
N(Au) = n × NA = 1 × 6,02×10²³ = 6,02×10²³ atomes d'Au
N(Fe) = N(Au) = 6,02×10²³
Les deux quantités sont égales
1 mol de n'importe quelle substance contient toujours 6,02×10²³ entités
1 mol de fer et 1 mol d'or contiennent le même nombre d'atomes : 6,02×10²³.
• Universalité de la mole : 1 mol de n'importe quelle substance contient 6,02×10²³ entités
• Indépendance de la nature : Le nombre d'entités ne dépend pas de la nature des atomes
• Constante fondamentale : NA est la même pour toutes les substances
