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La mole - La masse molaire

I. Qu'est-ce qu'une mole ?

 Une mole est une quantité d'atomes OU de molécules.

Un atome, une molécule, c'est quelque chose de microscopique. En prenant une grande quantité d'atomes, une mole, on obtient un ensemble mesurable d'un point de vue macroscopique. Nous pouvons peser, par-exemple, la masse d'une mole de sel de cuisine (NaCl) avec une simple balance alors qu'on ne peut pas peser la masse d'une molécule de NaCl.

Une mole, c'est comme dire : une paire de chaussettes (2 chaussettes); une douzaine d'œufs (12 œufs); une rame de papier (500 feuilles); un quatuor de musiciens (4 musiciens)...

Que vaut une mole ? Dans une mole , il y a  6,02252 . 1023  molécules ou atomes.

Mais on pourrait aussi dire, une mole de grains de riz, ce qui équivaut à prendre 6,02252 . 1023  grains de riz.

Ce nombre particulier,  6,02252 . 1023  a été défini et se note : NA, le nombre d' Avogadro  (Nous utiliserons la valeur arrondie à  6. 1023 ).


Voici ce que représente une mole de différentes substances :

Comment savoir combien de moles ai-je besoin afin d'effectuer une réaction chimique et dans quelle proportion celle-ci régira-t-elle ?  

La réponse à cette question a déjà été donnée par Lavoisier et sa loi de pondération. Les coefficients indiquent le nombre de mole des réactifs qu'il faut mettre en présence pour produire un nombre de mole de produit. Ces coefficients donnent les proportions entre les réactifs et les produits. Tout comme il faut 250 g de beurre,  250 g de lait,  250 g de farine et 250 g d'œufs pour faire 1 gâteau !

 

Exemple:

C'est les coefficients qui déterminent le(s) nombre(s) de mole(s). (rappel : pas de chiffre devant une molécule signifie 1 molécule ou 1 mole de molécules).

lecture molaire de l'équation chimique ci-dessus: 1 mole de dihydrogène réagit avec 1 mole de dichlore pour former : 2 moles de chlorure d'hydrogène (2 moles d'acide chlorhydrique). 

 Ce qui signifie que pour former 2 moles d'HCl, je dois mettre en présence 1 mole de dichlore et 1 mole de dihydrogène. Les proportions sont donc de 1, 1 pour 2



I. Détermine le nombre de molécules et d'atomes contenus dans les quantités suivantes : [Utiliser la valeur arrondie]

 Exemple : 2 moles d' H2O - contiennent : 2 x 6 .1023 molécules d'eau, soit 1,2 .1024  molécules d'eau.  Au niveau des atomes, nous avons : 1,2 .1024  atomes d'oxygène (O) et 2,4 .1024  atomes d'hydrogène (H).

  • 1 mole de CuSO4

  • 15 moles de diiode (I2)

  • 0,5 mole de HCl

  • 0,2 mole de Plomb (Pb)

  • 3 moles de KMnO4

II. Détermine le nombre de mole(s) correspondant aux quantités d'atomes ou de molécules suivantes :

  • 1,2 .1024  atomes de Chlore

  • 6 .1023 molécules de Fer

  • 2,4. 1024 molécules de KMnO4

  • 3. 1023 molécules de H2O


I. Détermine le nombre de molécules et d'atomes contenus dans les quantités suivantes : [Utiliser la valeur arrondie]

  • 1 mole de CuSO4 <->    6 .1023 molécules de CuSO4 | 6 .1023  atomes de cuivre (Cu) , 6 .1023  atomes de soufre (S) , 2,4 .1024 atomes d'oxygène (O)

  • 15 moles de diiode (I2) <->   9 .1024 molécules de I2 | 1,8 .1025 atomes d'iode (I)

  • 0,5 mole de HCl <->   3 .1023 molécules de HCl |  3.1023  atomes d' hydrogène (H) , 3 .1023  atomes de chlore (Cl)

  • 0,2 mole de Plomb (Pb)  <->  1,2 .1023 atomes de plomb (Pb)

  • 3 moles de KMnO<->  1,8 .1024 molécules de KMnO4 | 1,8 .1024 atomes de potassium (K) , 1,8 .1024  atomes de manganèse (Mn) , 7,2 .1024 atomes d'oxygène (O)

II. Détermine le nombre de moles à partir des quantités d'atomes et/ou molécules suivantes :

  • 1,2 .1024  atomes de Chlore <->  2 moles de Chlore (Cl)

  • 6 .1023 molécules de Fer <-> 1 mole de Fer (Fe)

  • 2,4. 1024 molécules de KMnO4 <->  4 moles de KMnO4

  • 3. 1023 molécules de H2O <-> 0,5 mole d'eau (H2O)


II. Quelle masse possède une mole de molécules ou d'atomes ?

Par définition, une mole de de 12C (isotope 12 du Carbone) vaut 12g. Et correspond à 6,02252 . 1023 atomes de l'isotope 12 du Carbone.

Donc, pour exprimer la masse d'une mole d'atomes ou de molécules en une mesure connue : le gramme, il suffit de calculer la masse moléculaire relative (ou masse atomique relative) de tous ses composants et d'y rajouter l'unité g.mol-1. Celle-ci signifie bien ...grammes pour 1 mole. 


La masse molaire se note M .

Exemple avec la masse molaire de 2 moles de HCl

(H2 : 1 x 2 = 2 = 2 g.mol-1   d'hydrogène +  Cl2 : 35 x 2 = 70 = 70 g.mol-1 de chlore donnent :  2 moles d' HCl  soit : 2 x ( 1 + 35 )  = M= 72 g.mol-1  )  (rem : la loi de Lavoisier a bien été respectée car la masse des réactifs est égale a la masse des produits.

Dans cet exemple; la masse d'une mole de H2 (Dihydrogène) vaut 2 grammes : H2 : 1 x 2 = 2 = 2 g.mol-1

 

  La masse molaire s'exprime en gramme(s) par mole (g.mol-1).

Rappel des différentes indications concernant la masse des atomes et des molécules :

  • La masse atomique relative d'un atome, se note Ar et ne possède pas d'unités.

  • La masse moléculaire relative, se note Mr et ne possède pas d'unités.

  • La masse molaire, se note M et est exprimée en g.mol-1 que l'on peut noter aussi g/mole.

 

III. Application - Détermination expérimentale d'une formule chimique.

Il est souvent demandé aux chimistes d'identifier une série de substances et d'en donner les composants. Une première approche est l'analyse élémentaire du mélange (pouvoir dire quels sont les éléments présents dans le mélange).

Cette analyse permet de connaître les proportions et la nature des différents éléments contenus dans l'échantillon à analyser et l'on pourra ensuite tenter d'en déduire les molécules dont il est composé.

Pour ce faire, nous devons utiliser la notion de pourcentage en masse. Il s'agit donc pour un échantillon de 100g d'établir le nombre de grammes de chaque élément.

  • analyse échantillon A

Elément Zn O S
% en masse 40,5 39,6 13,9
nombre de gramme dans 100 grammes d'échantillon 40,5 39,6 13,9
nombre de moles 40,5/65.4(= M Zn)

0,62 mol

39,6/16 (= M O)

2,245 mol

13,9/32 = ( M S)

0,62 mol

proportions (nombres entiers) 1 4 1
molécule probable ZnSO4

 

  • analyse échantillon B

Elément K Cr O
% en masse 26.6 35.4 38
nombre de gramme dans 100 grammes d'échantillon 26.6 35.4 38
nombre de moles 26.6/39.1

0.68

35.4/52

0.68

38/16

2.375

proportions (nombres entiers) 2 2 7
molécule probable K2Cr2O7

analyse échantillon C  - masse molaire : H : 1 g.mol-1 | S : 32 g.mol-1 | O : 16 g.mol-1

Elément H S O
% en masse 2.04 32.64 65.28
nombre de gramme dans 100 grammes d'échantillon 2.04 32.64 65.28
nombre de moles
proportions (nombres entiers)
molécule probable



 
 

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