TP n°12 : La mole, unité de quantité de matière

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TP n°12 : La mole, unité de quantité de matière
1 - Etude d’objets familiers
1.1) Du papier...
Lorsque vous utilisez du papier en classe, vous parlez en feuilles. Mais à l'échelle par exemple d'un lycée qui commande son papier chez le
grossiste, cette unité n'est pas pratique, les quantités considérées étant trop importantes, on utilise alors comme unité un paquet de feuilles
qu'on appelle rame et qui correspond à 500 feuilles.
- Comment déterminer le nombre de feuilles dans un tas de 1 tonne ? Faire le calcul.
- Donner le résultat en nombre de rames.
Pour votre utilisation (microscopique), l'unité est _________. Pour le grossiste (macroscopique), l'unité est ___________
1.2) Compter des aliments
Introduction
- But : déterminer le nombre de petits objets contenus dans un petit tube à essais. Soit nT ce nombre qui est inconnu.
- Peser NT = 50 grains de riz.
- Proposer une ou plusieurs méthodes pour peser 1000 grains de riz.
- Combien y a-t-il de grains de riz dans un paquet de 500 g ?
Simplifions
- On va compter des pâtes et des grains de riz, non plus un par un, mais par paquet. Choisir un nombre compris entre 50 et 199, commun
pour toute la classe, qui sera la quantité de pâtes ou de grains de riz présente dans notre paquet de référence.
Proposer une définition de la fécumole pour les pâtes ou les grains de riz. La définition devra commencer par : on appelle fécumole …
- Quelle est la masse d’une fécumole de riz ?
- Combien y a-t-il de fécumole de riz dans 500 g de riz ?
- Combien y a-t-il de fécumole de pâtes dans 500 g de pâtes ?
Conclusion : peser, c’est ____________
2 - Rapport avec la chimie.
2.1) Etude d’un clou de fer
1) Déterminer la masse d’un atome de fer : 56Fe. On rappelle que la masse d’un nucléon est de 1,66.10-27 kg.
2) Peser le clou en fer.
3) Evaluer le nombre d’atomes de fer contenus dans le clou.
4) Ce nombre vous semble-t-il facile à manier lors d’un calcul ?
5) Pour vous donner un ordre de grandeur de ce nombre, déterminer combien d’années il faudrait pour compter les atomes dans votre clou, à
raison d’un par seconde.
Tout comme il n'est pas commode de parler en feuilles ou en grains de riz lorsque les quantités sont trop importantes, on vient de voir qu'il
n’est pas pratique de parler en atomes pour la matière, les chimistes ont donc cherché a trouvé un « paquet d’atomes » simple à utiliser, ce
paquet est appelé mole. Reste à savoir le nombre d’atomes que comprendra cette mole.
2.2) La référence
- Il peut paraître simple de choisir comme unité, le nombre d’atome qu'il y a dans 1,0 g d’hydrogène (le premier atome du tableau
périodique). Déterminer ce nombre.
- Les chimistes ont préféré prendre comme unité, le nombre d’atomes qu'il y a dans 12,0 g de carbone. Déterminer ce nombre.
- Conclusion ?
2.3) Définition d’une nouvelle unité
Pour exprimer les quantités énormes d’atomes, les chimistes ont inventé une nouvelle grandeur : la quantité de matière, fondée sur la
définition d’une mole.
La mole est définie comme le nombre d'atomes qu'il y a dans 12 g de carbone 12 soit : 6,02.1023 atomes
Cette constante de proportionnalité (6,02.1023) est appelée constante d'Avogadro et notée NA.
Dans une mole de n’importe quel échantillon, il y a 6,02.1023 entités chimiques.
- Dans une mole de carbone, il y a 6,02.1023 atomes de carbone.
- Dans une mole de néon, il y a 6,02.1023 atomes de néon.
1) Combien y-a-t-il d’atomes dans 3,5 moles de sodium ?
2) Quelle est la quantité de matière (nombre de moles) du clou de fer étudié ?
3 - Masse molaire
3.1) Masse molaire atomique.
La masse molaire atomique est la masse d'une mole d'atomes
1) Calculer la masse molaire atomique de l’or sachant qu’un atome d’or (Au) à une masse de 3,271.10-22 g.
2) Comparer les valeurs obtenues à celles données dans le tableau périodique.
3) Donner à l’aide du tableau périodique, la masse molaire atomique de l’azote, du carbone et du fer.
3.2) Masse molaire moléculaire.
Relever les masses molaires atomiques de l’oxygène et de l’hydrogène.
La masse molaire de l’eau (H2O) est de 18 g.mol-1.
1) Que peut-on dire des masses molaires moléculaires ?
2) Calculer la masse molaire moléculaire de : - l’ammoniac : NH3- du propane : C3H8- de l’éthanol : C2H6O