Sp3 Quantité d`espèces chimiques

 La pratique du sport 3 CONCENTRATION ET QUANTITE DE MATIERE
PLAN
1. Solutions et concentration.
1.1. Définitions
1.2. Concentrations
1.3. Préparation d’une solution
2. Masse et quantité de matière.
2.1. Définition.
2.2. Masse molaire atomique.
2.3. Masse molaire moléculaire.
2.4. Quantité de matière et masse.
1. Les solutions.
1.1. Définitions :
Une solution est un liquide contenant plusieurs constituants
•
Le constituant majoritaire est appelé solvant. Si le solvant est l'eau, la solution est appelée
solution aqueuse.
•
Le (ou les) composé(s) mis en solution est (sont) appelé(s) soluté(s).
•
Les espèces en solution sont soit des molécules soit des ions.
1.2. Concentrations :
La concentration massique d'une espèce chimique en solution
est la masse de cette espèce présente dans un litre de
solution.
On en déduit m = T ×V
La concentration molaire d'une espèce chimique en solution est
la quantité de matière de cette espèce présente dans un litre
de solution.
m
T=
V
⎧T en g.L−1
⎪
⎨m en g
⎪V en L
⎩
n
C=
V
⎧C en mol.L−1
⎪
⎨n en mol
⎪V en L
⎩
On en déduit : n = C ×V
Ex n° 4, 6 et 7 p. 168
1.3. Préparation d’une solution :
2011/2012 1 La pratique du sport 3 Par dissolution :
Par dilution :
La dilution d'une solution a lieu lorsque l'on ajoute du solvant à une
solution. La quantité de matière reste identique, le volume de la
solution change donc la concentration molaire est modifiée.
On dispose d’un volume Vmère d’une solution mère de concentration molaire en soluté Cmère. La solution
obtenue après dilution est appelée solution fille. Sa concentration est Cfille et son volume Vfille.
On a C mère =
n mère
V mère
et C fille =
nfille
V fille
On peut écrire la relation : C mère ×V mère = C fille ×V fille
2. Quantité de matière et mole.
2.1. Définition.
Les échantillons de matière manipulés au laboratoire contiennent d’énormes quantités d’atomes ou
molécules.
On a calculé dans l’activité p. 160 que un litre de sang contient 4,0x1021 molécules de glucose et
2,91x1021 molécules de cholestérol.
Pour gérer plus facilement ces grands nombres, les chimistes ont choisi une « quantité commune », la
mole. Ils ont choisi de regrouper les atomes, molécules, ions… en paquets de N atomes, molécules,
ions…
La mole est la quantité de matière d'un système contenant autant de particules individuelles
qu'il y a d'atomes dans 12 g de carbone 12C
C'est à dire N = 6,022.1023 mol-1
N porte le nom de constante d'Avogadro
Une mole d'atomes (de molécules, d'ions…) correspond à N atomes, molécules, ions…
Remarque : En 2003, une nouvelle valeur à été déterminée par une équipe de chercheurs :
N = 6,0221353.1023 mol-1
Exemples :
- 1 mole de C correspond à N atomes de C.
-
1 mole de NH3 correspond à N molécules de NH3
-
0,5 moles de NH3 correspondent à 0,5 × N molécules de NH3
2011/2012 2 La pratique du sport 3 Applications :
- Dans 1 mole de H2, il y a 6,02.1023 molécules de H2,
-
Dans 0,5 moles de Cu, il y a 0,5×6,02.1023 = 3,01.1023 molécules de H2 ,
2.2. Masse molaire atomique:
Maintenant, on peut calculer facilement la masse d'une mole d'atomes. La masse d'une mole d'atomes,
c'est N fois la masse d'un atome.
La masse molaire atomique d'un élément, c'est la masse d'une mole d'atome de cet élément,
telle qu'on la trouve dans la nature. Elle s'exprime en g.mol-1.
-
Masse molaire du carbone : M(C)= 12 g.mol-1
-
Masse molaire de l’azote : M(N) = 14 g.mol-1
2.3. Masse molaire moléculaire:
La masse molaire moléculaire se calcule à partir des masses molaires atomiques des éléments qui
la composent. On applique la même règle pour les composés ioniques.
Exemples :
- Calcul de la masse molaire moléculaire de H2O :
- La masse d'une mole de H2O est égale à 2 fois la masse d'une mole de H plus la masse
d'une mole de O.
M(H2O) = 2×M(H) + M(O) = 2×1,0 + 16,0 = 18,0 g.mol-1.
Applications: Calculer les masses molaires moléculaires de H2SO4, NH3, NaOH, SO42-, HO-, Fe2+ ......
2.4. Quantité de matière et masse:
La masse molaire d’une espèce permet d’effectuer la conversion entre la masse d’une certaine
quantité d’une espèce et nombre de moles correspondant :
m = n × M
m est la masse en g, n la quantité de matière en mol,
M la masse molaire (atomique, ionique ou moléculaire) en g.mol-1
Ex n° 9, 12, 13 p. 169
Ex n°14 et 18 p. 170
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