CHAPITRE 7 : CONCENTRATION ET QUANTITE DE MATIERE. I

LA PRATIQUE DU SPORT : Les besoins et les réponses de l’organisme lors d’une pratique sportive. – Chapitre 7 :
Concentration et quantité de matière.
CHAPITRE 7 : CONCENTRATION ET QUANTITE DE MATIERE.
I-LA FACON DE COMPTER DES CHIMISTES
1- De la concentration massique au nombre de molécules :
Situation problème :
Pour obtenir des performances optimales, les sportifs doivent surveiller leur
glycémie (mesure de la quantité de glucose dans le sang) : une glycémie trop
basse est signe de fatigue. Ils sont donc régulièrement soumis à des analyses
sanguines dont les résultats sont souvent exprimés en concentrations
massiques.
-
Glycémie à jeun …………………………1,2 g.L-1
Cholestérol total ……………………….1,86 g.L-1
Investigation : Un litre de sang prélevé contient-ils plus de molécules de glucose que de
cholestérol ?
Proposer des idées :
1-……………………………………
3-………………………………
……………………………………
………………………………..
………………………………………
…..
2-……………………….
…………………………..
………………………
Recherche de validation : Etude de document
Observer le tableau ci –dessous
Formules
glucose
cholestérol
Masse atomique
Carbone
(masse d’un atome)
Hydrogène
oxygène
C6H12O6
C27H46O
1,99 x10-23 g
1,66 x10-24 g
2,65 x10-23 g
1) Quelle est la masse d’une molécule de glucose ?
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
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Concentration et quantité de matière.
2) Quelle est la masse d’une molécule de cholestérol ?
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
3) Quel est le nombre de molécules de chaque espèce contenues dans un litre de sang
prélevé ?
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
4) La concentration massique est-elle un bon indicateur du nombre de molécules dans une
solution ?
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
2- Du nombre de molécules à la mole
Situation problème :
Les analyses sanguines mentionnent souvent deux concentrations différentes pour une espèce
donnée : la concentration massique, qui s’exprime en g.L-1 et la concentration molaire en
mmol.L-1. L’unité mmol.L-1 se lit « millimole par litre » et représente un millième de mole par
litre.
Investigation
Que représente
mole ?
une
Recherche de validation
Extrait de l’analyse de sang présentant les deux concentrations.
-
Glycémie à jeun …………………………1,2 g.L-1………………….6,67 mmol.L-1
Cholestérol total ……………………….1,86 g.L-1………………….4,81mmol.L-1
1) Déterminer la masse d’une mole de glucose.
………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………….
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2) Déterminer la masse d’une mole de cholestérol.
………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………….
3) En déduire le nombre de molécules dans une mole de glucose.
………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………
4) En déduire le nombre de molécules dans une mole de cholestérol.
………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………….
5) Commenter le résultat
………………………………………………………………………………….
…………………………………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………...
3- Pour conclure
Dans la vie de tous les jours, il est d’usage de compter les objets en les regroupant par
paquets (boites de 12 œufs, paquet de 8 yaourts…..). Le chimiste procède de la même
façon en regroupant les entités d’une même espèce chimiques.
1) Quelle définition peut on donner de la mole ?
…………………………………………………………………………………….………………
………………………………………………………………………...
2) Quel nombre d’entités une mole contient-elle ?
…………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
3) Que représente la concentration molaire en espèce chimique d’une solution ?
…………………………………………………………………………………………………….
……………………………………………………………………………………………………..
II-MOLE ET CONCENTRATION MOLAIRE :
1- L’unité de quantité de matière :
Pour dénombrer les atomes, les molécules ou les ions contenus dans un échantillon de matière, le
chimiste les regroupe par paquets qu’il appelle ……………….
Une mole est un paquet de …………………………………………….. entités chimiques identiques
Ce nombre d’entité porte le nom d’Avogadro et est noté : NA
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La ………………………………………………………………………………….d’une espèce chimique représente le nombre
de moles contenues dans un échantillon de cette espèce. Par convention, elle est notée avec la lettre
…….. et s’exprime en …………………. de symbole ………….
Remarque : la mole de symbole ……………est l’unité de quantité de matière adaptée à notre échelle. On
utilise également un sous-multiple de la mole : la millimole : 1 mmol= 10-3 mol.
Dans 1 mol de cuivre il y a NA =6.02 1023 atomes de cuivre
Dans 2 mol d’eau il y a …………………………….. molécule d’eau
Dans 0.5 mol d’ion il y a ………………………………..ion..
De façon générale, dans n mol d’entités chimiques il y a N =………………………….entités chimiques
Exemple 1:
Un morceau de fer contient N=1.5 1023 atomes.
a- Calculer la quantité de matière correspondante
…………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
b- La quantité de soufre d’un échantillon est égale à 0.12 mol. Calculer le nombre d’atomes de
soufre contenus dans cet échantillon.
…………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
Exemple2 :
III- MASSE MOLAIRE
1- Masse molaire atomique :
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2- Masse molaire moléculaire M:
Exemple : Calculer la masse molaire de la molécule de formule C3H6O.
…………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
Exemple :
Compléter le tableau ci-dessous
Nom
méthane
ammoniac
Eau
Dioxyde de carbone
Formule
Masse molaire M
3- Masse molaire ionique :
La masse molaire ionique est la masse …………………………………………
La masse des électrons étant ………………………….. devant celle de l’atome, la masse molaire d’un ion
monoatomique est considéré comme égale à la masse …………………
…………………….
Exemple :
Entités chimiques
Masse molaire
Na
Na+
Cl
ClMnO4KMnO4
SO42-
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IV- COMMENT DETERMINER UNE QUANTITE DE MATIERE,
1- Relation entre masse et quantité de matière :
D’après la définition de la masse molaire M ,
1 mol d’espèce chimique de masse molaire M pèse M g
2 mol d’espèce chimique de masse molaire M pèse ………
n mol d’espèce chimique de masse molaire M pèse ……………
Exercice d’application :
Pour aller plus loin :
. , , Page 6 sur 10
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2- Concentration massique et concentration molaire :
La concentration massique d’une espèce chimique est la masse de cette espèce
chimique dissoute dans un litre de solution.
La concentration massique notée t (ou cm)en espèce chimique de masse molaire M
d’une solution s’exprime par la relation :
La concentration molaire d’une espèce chimique est la quantité de cette espèce
chimique dissoute dans un litre de solution
La concentration molaire notée c en espèce chimique de masse molaire M d’une
solution est :
Remarque : Relation entre cm, c et M
…………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………
V- PREPARATION D’UNE BOISSON
PRINCIPE :
Les boissons réhydratantes, utiles durant l’effort, sont d’autant plus efficaces que leur
concentration molaire en nutriments est proche de celle du plasma sanguin. Par
dissolution ou dilution de sucre et de sel dans de l’eau, on prépare une telle solution.
MISE EN ŒUVRE AU LABORATOIRE :
Produits :
• saccharose et glucose solide
• solution S de chlorure de sodium à 5,0 10-1 mol L-1.
OBJECTIF : On désire préparer 100 mL de 3 solutions de boisson réhydratante dont
les compositions sont indiquées dans le tableau ci-dessous
Formule
Concentration (mmol.L-1)
Masse Molaire (g mol-1)
n
Solution 1
glucose
Solution 2
saccharose
C6H12O6
110
180
C12H22O11
50
342
m
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Solution 3
Chlorure
sodium
NaCl
50
de
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Préparation des solutions 1 et 2 : DISSOLUTION
1-a-Déterminer les quantités de matières de glucose et de saccharose contenues dans la
solution :
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
1-b- En déduire les masses de glucose et de saccharose à prélever
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
Pour préparer une solution, il faut dissoudre un
composé appelé soluté dans un solvant. Pour une
solution aqueuse, le solvant est l'eau.
1. Poser la
capsule sur
la balance,
effectuer la
tare.
Peser
précisément
la masse du
soluté en se
servant
d'une
spatule
propre et
sèche.
2.
Introduire
le solide
dans une
fiole
jaugée en
se servant
d'un
entonnoir.
3.Rincer la
capsule et
l'entonnoir
avec l'eau
distillée.
4.Remplir
la fiole
jaugée au
2/3 avec de
l'eau
distillée et
agiter pour
dissoudre
le solide.
5. Ajouter de
l'eau distillée
jusqu'au trait
de jauge.
Agiter pour
homogénéiser
la solution.
Préparation de la solutions 3 : DILUTION
2-a-Quelle quantité de matière de Chlorure de sodium la solution à préparer contient-elle ?
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
2-b- En déduire le volume de solution S à pipeter
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
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Concentration et quantité de matière.
2-c- Pour préparer la solution S on dispose de la verrerie représentée ci-dessous. Laquelle doiton choisir ?
Nom de la verrerie
représentation
Eprouvette graduée
Pipette jaugée
Pipette graduée
propriétés
Permet de prélever
un
volume
de
solution qui n’a pas
besoin d’être précis
Permet de prélever des
volumes très précis de
solution .Les pipettes
ont une contenance fixe
(5,0 mL ; 10 mL ; 20
mL)
Permet de prélever des
volumes assez précis de
valeur quelconque de
solution
2-d-Quel est le facteur de dilution ?
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
L’ESSENTIEL :
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Concentration et quantité de matière.
Exercices d’application :
1
2
Autoévaluation
☺
Connaissances à acquérir :
Savoir qu’une solution peut contenir des molécules ou des ions
Savoir que la concentration d’une solution en espèce dissoute peut
s’exprimer en g.L-1 ou en mol.L-1
Connaître et exploiter l’expression de la concentration molaire ou
massique d’une espèce moléculaire ou ionique dissoute.
Capacités à maîtriser :
Connaître et exploiter l’expression de la concentration molaire ou
massique d’une espèce moléculaire ou ionique dissoute
Calculer une masse molaire moléculaire à partir des masses molaires
atomiques
Déterminer une quantité de matière connaissant la masse d’un
solide.
Elaborer un protocole de dilution et de dissolution.
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Ces
compétences
sont dans le
§
Si problème
faire
exercices N°