Cours - PhyZik

Chapitre 9
Quantité de matière
Le but de ce chapitre est d’introduire une nouvelle unité qui permet de décrire à notre échelle (macroscopique)
les quantités de particules : ions, atomes ou molécules qui existent à l’échelle microscopique.
I – Nouvelle unité.
1) Mise en évidence
 Il existe différentes unités en sciences physiques :
Longueur : m masse : kg
temps : s
intensité électrique : A
Nouvelle unité pour relier à notre échelle l’univers microscopique où se produisent les réactions chimiques.
 Combien y a t il d’atomes de cuivre dans cet échantillon ?
méchantillon = 1 g = 10-3 kg
-25
Masse d’un atome
m ( 63
29𝐶𝑢 ) = 29mp+34mn+29me = 1,055.10 kg
-27
Avec mp= 1,673.10 kg
mn= 1,675.10-27 kg
me= 9,109.10-31 kg
Nombre d’atomes de cuivre dans l’échantillon :
10−3
𝑁 = 1,1.10−25 = 9,48.1021 𝑎𝑡𝑜𝑚𝑒𝑠
soit environ 9,5 mille milliards de milliards d’atomes.
2) Définition.
La mole est la quantité de matière d’un système contenant autant de particules qu’il y a d’atomes dans 12g de
carbone 126𝐶
Nombre d’atomes dans 12 g de carbone 126𝐶 :
12.10−3
𝑁=
= 6,02.1023 𝑎𝑡𝑜𝑚𝑒𝑠
𝑚( 126𝐶 )
𝑁𝐴 = 6,02.1023 𝑚𝑜𝑙 −1
Ce nombre s’appelle la constante d’Avogadro, notée NA :
Remarque : soit un système contenant N particules (bouteilles d’eau ou molécules)
N
N
6x
6x
6x
….
NA
NA
molécules
molécules
n packs de 6 bouteilles
NA
….
molécules
n moles
mol
N=nx6
N = n x NA
𝑁
20.1022
Exemple : 20.1022 molécules représentent : 𝑛 = 𝑁 = 6,02.1023 = 0,33 𝑚𝑜𝑙
𝐴
3) Masse molaire
La masse molaire d’un élément est la masse d’une mole de cet élément.
On la note M, elle s’exprime en g.mol-1
Exemples :
masse molaire atomique M(H) = 1 g.mol-1 M(C) = 12 g.mol-1
mol-1
𝑀𝑢𝑟é𝑒
masse molaire moléculaire M(CH4) = M(C) + 4xM(H) = 16 g.mol-1
= 𝑀(𝐶𝐻4 𝑁2 𝑂) = 60 𝑔. 𝑚𝑜𝑙 −1
𝑀𝑐ℎ𝑜𝑙𝑜𝑒𝑠𝑡𝑒𝑟𝑜𝑙 = 𝑀(𝐶27 𝐻46 𝑂) = 386 𝑔. 𝑚𝑜𝑙 −1
Quantité de matière et masse :
La masse m d’un échantillon d’une espèce chimique et la quantité de matière n correspondante sont reliés par :
m = n.M
𝑛=
ou
g
𝑚
𝑀
g.mol-1
mol
II – Solution aqueuse et concentration molaire
1) Concentration des espèces en solution
 C’est la quantité de matière de cette espèce présente dans un litre de solution.
Elle est notée 𝐶 :
𝑛
𝐶=
𝑉
exemple : On dissous 20 g de saccharose C12H22O11 dans 100 mL.
La masse molaire du saccharose est M = 342 g.mol-1.
n = 5,85.10-2 mol
𝐶 = 5,85.10-1 mol.L-1

Lien avec la concentration massique :
𝐶=

𝑛
𝑉
=
𝑚
𝑀
𝑉
=
𝑚
𝑀.𝑉
=
𝐶𝑚
𝑀
𝐶𝑚 = 𝐶. 𝑀
ou encore
2) Préparation des solutions aqueuses.
Par dissolution d’un soluté dans un solvant ( voir Ch n°12 )
Exemple : Préparer 100 mL de permanganate de potassium (K+ +MnO 4 ) à C = 10-2 mol.L-1.
n = C.V = 10-2. 100.10-3 = 10-3 mol
m = n.M = 10-3.158 = 0,158 g = 0,16 g

Par dilution d’une solution mère de concentration élevée pour obtenir une solution fille plus diluée ( voir Ch
n°12 )
Exemple : On prépare 100 mL d’une solution fille de saccharose de concentration C1 égale à 1,0.10-2 mol.L-1 à
partir d’une solution mère de concentration molaire C0 = 1,0.10-1 mol.L-1. Quel est le volume de solution mère à
prélever ?
Solution mère :
C0 = 1,0.10-1 mol.L-1
V0 = ? mL
Solution fille :
C1 = 1,0.10-2 mol.L-1
V1 = 100 mL
C0.V0 = C1.V1
⇒
V0 =
C1 .V1
C0
= 10 mL
10 mL de solution mère sont versés dans une fiole jaugée de 100 mL qui est complétée avec de l’eau distillée pour
effectuer la dilution.