II- Pour raisonner sur la chimie.
Des travaux menés au XIXe siècle et portés à leur stade ultime par le physicien Jean Perrin au
début du siècle suivant ont permis d'établir qu'il y a 6,02x1023 atomes dans 12,0 g de l'isotope
12C du carbone. Ce nombre très grand, noté NA, est appelé la constante d'Avogadro.
Il montre qu'il serait difficile de déterminer directement le nombre d'entités contenues dans
des échantillons de matière observables à l'échelle humaine, c'est-à-dire à l'échelle
macroscopique. Les scientifiques ont donc décidé de décrire ces échantillons au moyen d'une
grandeur physique : la quantité de matière, notée n. Cette grandeur possède une unité : la
mole, de symbole mol.
Par convention, 1 mole d'entités (atomes, ions ou molécules) équivaut à 6,02x1023 entités.
a. A l’échelle macroscopique, les chimistes comptent-ils les atomes, les ions et les
molécules à l’unité ou par paquet ? Pour quelles raisons ?
b. Comment se nomme « un paquet » en chimie ? Combien d’entités contient-il ?
c. Donner une définition de la quantité de matière en chimie.
d. Quelle est la masse d’une mole de carbone ?
Le charbon végétal est utilisé dans le traitement des troubles du transit
intestinal. Il se présente sous la forme d'une poudre noire, essentiellement
constituée d'atomes de carbone. Une capsule vendue dans le commerce
contient 300 mg de charbon végétal.
e. Calculer la quantité d’atomes de carbone contenus dans une capsule.
EXERCICE 1 : DOSE JOURNALIERE ADMISSIBLE DE LA SACCHARINE.
Certains produits de consommation courante sont soumis à des
normes. C'est le cas des additifs alimentaires et des édulcorants.
La norme s'appelle la « dose journalière admissible » (DJA) et
correspond à la masse maximale consommable par kg de masse
corporelle. Les valeurs sont établies par un comité d'experts de
l'Organisation pour l'alimentation et l'agriculture (PAO) et par
l'Organisation mondiale de la santé (OMS). Le tableau ci-contre propose un exemple de DJA pour les édulcorants.
1. Qu’est-ce qu’un édulcorant ?
2. Quelle masse de saccharine peut consommer par jour une personne de 60 kg. Exprimer le résultat en gramme.
3. Un sirop contre la toux a une concentration de 25 g/L en saccharine.
a. Quel est le volume maximal de sirop que peut absorber par jour une personne de 60 kg ?
b. Sachant que le volume d’une cuillère à café est estimé à environ 5 mL, combien de cuillères à café sont
tolérées par jour ?
Pour tous les exercices, on donne les
masses molaires atomiques dans le
tableau suivant :
EXERCICE 2 : La masse molaire de la vitamine C est égale à 176 g.mol-1. Retrouvez sa formule brute parmi les
formules suivantes :
a. C3H6O b. C6H8O6 c. C12H22O11
EXERCICE 3 : ANALYSE DE SANG
D'après les résultats de son analyse sanguine, un patient constate que son taux de cholestérol est égal à
7,90 mmol par litre de sang. La formule brute du cholestérol est C27H460.
1. Calculer la masse molaire moléculaire du cholestérol.
2. À quelle masse correspondent 7,90 mmol de cholestérol ?
3. Le taux de cholestérol reste acceptable jusqu'à 2,20 g par litre de sang. Ce patient doit-il s'inquiéter ?
EXERCICE 4 : Les solutions pour perfusion « chlorure de sodium 0,9 % » sont des solutions aqueuses qui
contiennent 9,0 mg de chlorure de sodium pour 1,0 mL de solution.
1. Calculer la concentration massique en chlorure de sodium d'une telle solution.
2. Calculer la masse molaire du chlorure de sodium.
3. En déduire la concentration molaire de la solution en chlorure de sodium.
EXERCICE 5 : SOLUTION DE SUCRE
On veut préparer un sirop très léger de fructose (C6H1206), qui est un sucre. Pour cela, on pèse 250 g de ce sucre, que
l'on dissout dans 2,0 L d'eau.
1. Calculer la masse molaire moléculaire du fructose.
2. Donner le protocole pour réaliser cette dissolution.
3. Quelle est la concentration molaire de ce sirop en fructose ?
Le physicien français
Jean Perrin (1870-1942) a
déterminé par treize tech-
niques différentes la
valeur de la constante
d'Avogadro.