TP Chimie Seconde TP N° 3 de Chimie : Un outil important pour le chimiste : la mole. Objectifs : - Mise en situation problème qui conduira à l’outil indispensable au chimiste : la mole. - Notion de masse molaire. I. A vos marques, prêts, comptez ! Vous disposez d’un paquet contenant de la semoule et d’une balance. ¾ Dans un premier temps, vous allez faire un paquet contenant 20 grains de semoule. ¾ Maintenant vous allez faire un paquet de 2000 grains de semoule. 1) Quel « problème » rencontrez-vous dans le second cas ? 2) Comment allez-vous procéder ? Conclusion : « peser des grains de semoule c’est équivalent à les ……………………. et réciproquement » II. Application à la chimie : la mole. Le noyau de l’atome de carbone 12 a pour symbole 126 C . La masse d’un nucléon est m1 nucléon = 1,67×10-27 kg. 1) Calculer la masse m atome d’un atome de carbone 12. 2) Déterminer le nombre NA d’atomes de carbone 12 présents dans 12 g de carbone 12. Afin de faciliter le décompte du nombre d’entités microscopiques présentes dans un échantillon « macroscopique », le chimiste a regroupé les entités microscopiques en « paquets » contenant chacun NA entités. • Le nombre 6,02×10 23 s’appelle constante d’Avogadro, notée NA et son unité est mol – 1 : NA = 6,02×10 23 mol – 1 C’est un nombre universel, à chaque fois qu’on a NA entités chimiques identiques dans un échantillon équivaut à dire qu’on a une mole d’entités chimiques • La mole, dont le symbole est mol, est l’unité de quantité de matière adaptée à notre échelle. • Une mole d’entités identiques (atomes, molécules, ions, électrons…) est la quantité de matière d’un système contenant NA= 6,02×10 23 entités identiques. • On représente la quantité de matière par la lettre « n ». 3) Combien y a-t-il d’atomes de carbone N dans un échantillon de n = 1,3 mol d’un morceau de carbone 12 ? 4) De quelle quantité de matière n dispose-t-on dans un échantillon contenant N = 1,5 × 10 22 atomes de carbone 12 ? 5) Choisir la relation qui lie n, la quantité de matière exprimée en mole ; NA, le nombre d’Avogadro et N, le nombre total d’entités microscopiques parmi les trois propositions suivantes : a) N = NA n ; b) NA = n N ; c) N = NA × n III. La masse molaire. a) Masse molaire atomique – Masse molaire ionique. • La masse molaire atomique d’un élément correspond à la masse d’une mole d’atomes de cet élément. C’est donc la masse de NA = 6,02×10 23 atomes de cet élément. • Elle s’exprime en g·mol−1 (gramme par mole), on la note M. Elle se trouve dans la classification périodique des éléments. • La masse molaire d’un ion (ionique) est égale à la masse molaire de l’atome correspondant (car la masse des électrons est très faible devant celle de l’atome : m atome ≈ A × m nucléon ) Ex : M (Cl) = 35,5 g·mol−1 et M (Cl−) = 35,5 g·mol−1 1) D’après la classification périodique des éléments, déterminer la masse molaire atomique du carbone 12 notée M (C) 2) Même question avec celle de l’hydrogène H, elle sera notée M (H) 3) En utilisant la classification périodique des éléments, déterminer la masse molaire du Fer M (Fe) puis en déduire celle des ions Fe 2+ et celle des ions Fe 3+ notées M ( Fe 2+ ) et M ( Fe 3+ ). 4) Déterminer la masse associée à une quantité de matière n = 0,20 mol de fer. 5) Choisir la relation qui lie n, la quantité de matière exprimée en mole ; m, la masse de l’échantillon et M, la masse molaire de l’entité chimique parmi les trois propositions suivantes : a) m = M n ; b) n = m M ; c) M = m × n b) Masse molaire moléculaire. • La masse molaire moléculaire correspond à la masse d’une mole de molécules identiques. Elle s’exprime en g·mol−1 (gramme par mole), on la note également M. • Elle se calcule à partir de la masse molaire atomique des atomes qui constitue la molécule. • Elle est égale à la somme des masses molaires atomiques des atomes présents dans la molécule. Ex : M (H2O) = 2 × M (H) + 1 × M (O) = 2 × 1,01 + 1 × 16,0 = 18,02 g·mol−1 1) Calculer la masse molaire moléculaire du sucre M (C12H22O11). 2) Quelle est la masse associée à une quantité de matière n = 0,20 mol de sucre ? IV. Bilan Echelle « macroscopique » (humaine) Echelle microscopique masse de l’échantillon m (en g) quantité de matière n (en mol) nombre d’entités (atomes, ions, molécules…) identiques N = masse de toutes les entités (masse de tous les « paquets ») = = nombre de « paquets » (entiers ou non) nombre total d’entités