Outils de description d`un système chimique

Outils de
description d’un
système chimique
I. De l’échelle microscopique à l’échelle
macroscopique
!"
La mole d’une espèce chimique
Les réactions chimiques effectuées au laboratoire mettent en jeu des
quantités très importantes. Ainsi pour exprimer plus facilement les
quantités de matière mises en jeu, les chimiste ont inventé une
nouvelle unité : la mole.
• Définition : La mole est la quantité de matière d’un système
contenant autant d’entités élémentaires qu’il y a d’atomes dans
12,00 g de carbone 12.
Or des mesures récentes ont montré qu’il y avait 6,022137 x 10
23
atomes de carbone dans 12,00 g de carbone 12.
• Définition : On appelle constante d’avogadro notée N
A
le nombre
d’entités élémentaires contenues dans une mole. N
A
= 6,022137 x
10
23
mol
-1
.
Ainsi pour obtenir le nombre d’entités chimiques N contenues dans la
quantité de matière n exprimée en mole, on effectue le calcul suivant :
N = n x N
A
!"
Masse molaire
• Définition : La masse molaire d’une espèce chimique est la masse
d’une mole d’entités de cette espèce .
Cette masse molaire est symbolisée par la lettre M et est exprimée en
g.mol
-1
.
• Calcul des masses molaires moléculaires
Chaque atome a une masse molaire atomique propre qui représente
la masse d’une mole d’atomes.
Exemple : M ( C ) = 12 g.mol-1 , M ( H ) = 1 g.mol-1 …
La masse molaire moléculaire est la masse d’une mole de molécules
de l’espèce considérée. Elle s’obtient en faisant la somme des masses
molaires atomiques des atomes constituant la molécule.
Exemple : M ( C2H5O ) = 2 x M(C)+ 5xM(H)+1xM(O)
= 2 x 12 + 5 x 1 + 16 = 45 g.mol-1
• Masse molaire et quantité de matière
La quantité de matière n (en mol) d’un échantillon s’obtient en divisant
la masse m de cet échantillon par la masse molaire M de l’espèce
chimique le constituant. n = m/M
!"
Volume molaire
• Définition
Le volume molaire VM d’un gaz est le volume occupé par une mole de
ce gaz dans les conditions données de température et de pression.
Dans les conditions usuelles de température et de pression ( P = 1,013
x 105 Pa et θ = 20 °C ) le volume molaire des gaz est 24 mol.L-1.
Remarque : le volume molaire ne dépend pas de la nature du gaz.
• Volume molaire et quantité de matière
La quantité de matière n ( en mol ) d’un échantillon de gaz s’obtient en
divisant le volume V de cet échantillon par le volume molaire VM de ce
gaz dans les conditions de l’expérience.
n = V/VM
II. Concentration molaire et solutions
!"
Quelques définitions
• Une solution est un liquide homogène dans lequel il y a plusieurs
constituants différents (molécules ou ions).
• Une solution est formée de deux constituants dont l’un existe en
quantité beaucoup plus importante que l’autre. Le constituant
majoritaire est le solvant, le constituant minoritaire est le soluté.
• Une solution est obtenue en dissolvant un ou plusieurs solutés
dans un solvant.
• Une solution aqueuse est une solution dont le solvant est l’eau.
!"
Concentration molaire
• Définition
La concentration molaire d’une espèce chimique dissoute dans une
solution est numériquement égale à la quantité de matière de cette
espèce présente dans un litre de la solution.
La concentration molaire d’une espèce E en solution est représentée
par [E] et s’exprime en mol.L-1.
• Concentration molaire et quantité de matière
La quantité de matière nE (en mol) s’obtient en multipliant la
concentration molaire de l’espèce (en mol.L-1) par le volume prélevé
(en Litre) de la solution. nE = [
[[
[E]
]]
] x V
• Dilution
− Définition : Diluer une solution consiste à former une solution de
même composition mais moins concentrée. On dilue une solution en
ajoutant du solvant.
− Réalisation pratique
Pour diluer précisément une solution de concentration donnée, il faut
utiliser de la verrerie adaptée.
- On prélève une certaine quantité de la solution initiale à l’aide
d’une pipette jaugée et d’une poire à pîpeter ( 1 ).
- On introduit ce qui a été prélevé dans une fiole jaugée à la
quantité de solution que l’on désire obtenir (100 mL sur le
schéma) en n’oubliant pas de s’arrêter au deuxième trait de jauge
si nécessaire ( 2 ).
- On complète le volume de la fiole jaugée jusqu’au trait de jauge
(avec de l’eau distillée pour les solutions aqueuses) et on agite
( 3 ).
Editeur : MemoPage.com SA © / 2006 / Auteur : Anne Parras
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