Thème 1 : Constitution et transformation de la matière 1ère Chapitre 1 : La mole Quantité de matière n (en mol) C’est le nombre de paquets de 6× 1023 entités chimiques (atomes, ions, molécules). On appelle ces paquets des moles. Constante d’Avogadro NA NA=6,02× 1023 mol-1 C’est le nombre d’atomes, ions ou molécules dans une mole. 𝑁 𝑛=𝑁 Pour un solide 𝐴 Pour un liquide Pour un gaz La masse molaire M (en g.mol-1) La masse volumique ρ (en g.L-1) C’est la masse d’une mole d’entités chimiques. Elle est donnée dans le tableau périodique des éléments pour chaque atome. Pour une molécule on additionne tous les M de chaque atome de la molécule. C’est la masse d’un litre de liquide pur. On peut le peser, il faut donc connaitre la masse : 𝑛= 𝑚 𝑀 𝜌= 𝑚 𝑉 On utilise de la verrerie, il faut donc le volume qui dépend de la masse volumique : 𝑛= 𝜌×𝑉 𝑀 Le volume molaire Vm (en L.mol-1) C’est la le volume d’une mole de gaz (donné, il ne dépend que la température et de la pression) On utilise donc cette formule : 𝑛= 𝑉 𝑉𝑚 Rappel : Une solution est constituée d’une espèce majoritaire qui est le solvant et d’une espèce minoritaire qui est le soluté. Concentration en masse (en g.L-1) Concentration en quantité de matière (en mol.L-1) = concentration molaire On la note cm ou t (comme titre massique). C’est la masse de soluté par litre de solution. On la note C et elle représente la quantité de soluté dans un litre de solution. 𝑐𝑚 = 𝑚𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡é 𝑉𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑖𝑜𝑛 𝐶= SATURATION Tout soluté soluble dans un solvant peut être versé dans un jusqu’à une masse maximale. Au-delà de cette limite maximale, si l’on verse à nouveau du soluté, on dira que la solution est saturée. 𝑛𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡é 𝑉𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑖𝑜𝑛 Préparation de solutions aqueuses DISSOLUTION Mettre en solution un soluté dans un solvant Calcul : En général, il s’agira de déterminer une masse de soluté à prélever à partir d’une concentration en quantité de matière 1) 2) 𝑛𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡é ⇔ 𝑛𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡é = 𝐶 × 𝑉𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑖𝑜𝑛 𝑉𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑖𝑜𝑛 𝑚 𝑛𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡é = ⇔ 𝑚 = 𝑛𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡é × 𝑀 𝑀 𝐶= Ainsi, on peut également écrire que m=𝐶 × 𝑉𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑖𝑜𝑛 × 𝑀 LIEN ENTRE LES CONCENTRATIONS 𝑐𝑚 C= 𝑀 cm = 𝐶 × 𝑀 Solution mère : Solution de départ avec la plus grande concentration Vmère DILUTION Faire diminuer la concentration de soluté dans une solution par ajout de solvant (souvent c’est l’eau). Solution fille : Solution finale diluée avec la plus petite concentration Vfille Calcul : On peut déterminer la concentration en quantité de matière dans la solution fille à l’aide du facteur de dilution. 𝑉𝑓𝑖𝑙𝑙𝑒 𝐶𝑚è𝑟𝑒 𝐹= 𝑒𝑡 𝐹= 𝐶𝑓𝑖𝑙𝑙𝑒 𝑉𝑚è𝑟𝑒 Exemple : Si l’on veut diluer une solution 10 fois, alors la concentration en quantité de matière sera divisée par 10 et le volume de solution sera 10 fois plus élevé. UNE SOLUTION ABSORBE une partie de la LUMIERE v Une solution verte absorbe le bleu et transmet le rouge et le vert. Une solution magenta absorbe le vert et transmet le rouge et le bleu. Une solution cyan absorbe le rouge et transmet le bleu et le vert. Spectre des solutions colorées Lorsqu’on décompose la lumière issue d’une solution traversée par une lumière blanche, on observe qu’il manque des couleurs au spectre de la lumière blanche Il s’agit d’un spectre de bande d’absorption : les bandes noires représentent les radiations absorbées par la solution. A l’aide d’un spectrophotomètre, on peut déterminer l’absorbance d’une solution, notée A, pour chaque radiation (=lumière monochromatique d’une longueur d’onde donnée). Pour chaque longueur d’onde donnée : plus l’absorbance d’une solution est élevée, plus la solution absorbe la radiation. En traçant A=f(λ), on obtient le spectre d’absorbance d’une solution (plus précis et complet qu’un spectre avec des bandes d’absorption obtenu avec un réseau). Pour déterminer la couleur d’une solution à partir de son spectre : Etape 1 : On détermine la longueur d’onde d’absorption maximale sur le spectre d’absorption. Etape 2 : Sur l’étoile chromatique, on regarde la couleur correspondante à la longueur d’onde Etape 3 : La couleur de la solution est la couleur complémentaire à celle trouvée précédemment (celle à l’opposé sur l’étoile chromatique) Comment déterminer la concentration d’une espèce chimique par dosage par étalonnage spectrophotométrique ? Au préalable, on réalise une gamme de solutions étalons, c’est-à-dire des solutions dont les concentrations sont connues. Elles sont obtenues par dilution d’une solution mère contenant l’espèce chimique dont on cherche la concentration. On obtient une droite qui passe par l’origine, donc A est proportionnelle à C. C’est la loi de BEER-LAMBERT. Pour une longueur d’onde donnée et dans des conditions expérimentales fixées (mêmes cuves, même espèce chimique), et pour des solutions DILUEES, on a : A=k×C (k est en L/mol , il correspond au coef directeur de la droite) METHODE : Déterminer une concentration en exploitant la loi de Beer-Lambert 1) 2) 3) Tracer, si nécessaire, la courbe d’étalonnage en portant l’absorbance ou la conductivité en ordonnée et la concentration en abscisse Repérer, par lecture graphique, l’absorbance de la solution à doser Déterminer la valeur de la concentration sur l’axe des abscisses
