La masse molaire d'une substance est la masse d'une moleUne mole d'entités contient 6,02.1023 entités de cette substance (atome, molécule, ion...).
\( \displaystyle\mathsfit{M =\ N_A\times{m_{entité}}} \)
\( {\displaystyle\mathsfit{N_A}\ =\ \mathsf{6,02.10^{23}}\ \mathsf{mol^{-1}}} \)
\( {\displaystyle\mathsfit{M}\ \mathsf{(g.mol^{-1})}} \)
\( {\displaystyle\mathsfit{N_A}\ \mathsf{(mol^{-1})}} \)
\( {\displaystyle\mathsfit{m}\ \mathsf{(g)\ d'une\ seule\ entité}} \)
Le tableau périodique des éléments indique la masse molaire moyennemoyenne des masses molaires des isotopes, compte pris des % de présence dans la nature de chaque élément.
Application : Masse molaire du glucose (C6H12O6) |
Le volume molaire d'un gaz est le volume occupé par une moleUne mole d'entités contient 6,02.1023 entités de ce gaz.
Remarque 1 : Le volume molaire ne dépend pas de la nature du gaz.
Remarque 2 : Le volume molaire dépend de la température et de la pression. Exemples fréquents :
• Dans les conditions normales (0 °C et 1013 hPa) : Vm = 22,4 L.mol−1.
• Dans les conditions usuelles (20 °C et 1013 hPa) : Vm = 24,0 L.mol−1.
Dans les exos, les conditions et le Vm seront donnés.
3.1. On connait la masse :
La quantité de matière n, la masse m et la masse molaire M sont liées par l'une de ces relations :
\( \displaystyle\mathsfit{n =\ \frac{m}{M}} \)
\( {\displaystyle\mathsfit{n}\ \mathsf{(mol)}} \)
\( {\displaystyle\mathsfit{m}\ \mathsf{(g)}} \)
\( {\displaystyle\mathsfit{M}\ \mathsf{(g.mol^{-1})}} \)
\( \displaystyle\mathsfit{m =\ n\times{M}} \)
\( \displaystyle\mathsfit{M =\ \frac{m}{n}} \)
Exercice 1 : Sur une étiquette de boisson, on peut lire calcium : 557 mg. À quelle quantité de matière cette masse correspond-elle ?
Masses molaires dans ce tableau
La quantité de matière n, le volume V et le volume molaire Vm sont liés par l'une de ces relations :
\( \displaystyle\mathsfit{n =\ \frac{V}{V_m}} \)
\( {\displaystyle\mathsfit{n}\ \mathsf{(mol)}} \)
\( {\displaystyle\mathsfit{V}\ \mathsf{(L)}} \)
\( {\displaystyle\mathsfit{V_m}\ \mathsf{(L.mol^{-1})}} \)
\( \displaystyle\mathsfit{V =\ n\times{V_m}} \)
\( \displaystyle\mathsfit{V_m =\ \frac{V}{n}} \)
Exercice 1 : On recueille 90,0 mL de gaz dihydrogène par déplacement d'eau. À quelle quantité de matière ce volume correspond-il ?
Volume molaire : 24,0 L.mol-1
Exercice 2 : Le méthane réagit avec le dioxygène selon la réaction :
CH4 (g) + 2 O2 (g) → CO2 (g) + 2 H2O (g)
On brûle 64 g de méthane. Quel volume de CO2 produira cette combustion ?
Masses molaires dans ce tableau
Vm (conditions de l'expérience) : 24,0 L.mol-1
En 1e, vous n'aurez pas à passer par le volume molaire de l'espèce si elle est solide ou liquide.
Pour un corps pur, il conviendra de revenir à la masse via la masse volumique de la substance : m = ρ x V
Les relations sont donc celles du 3.1. revisitées :
\( \displaystyle\mathsfit{n =\ \frac{{ρ}\times{V}}{M}} \)
\( {\displaystyle\mathsfit{n}\ \mathsf{(mol)}} \)
\( {\displaystyle\mathsfit{ρ}\ \mathsf{(g.L^{-1})}} \)
\( {\displaystyle\mathsfit{V}\ \mathsf{(L)}} \)
\( {\displaystyle\mathsfit{M}\ \mathsf{(g.mol^{-1})}} \)
Exercice : Quel volume d'éthanol (C2H6O) prélever pour en obtenir n = 1,5 mol ?
Masses molaires dans ce tableau
ρéthanol = 791 g.L-1
Dans le cas d'un mélange, solide ou liquide, le volume et la masse ne suffisent pas pour déterminer les quantités de matière respectives. Il faut connaître les proportions.
Exercice : Un objet de 500 g a été fabriqué en laiton. Cet alliageMatériau métallique résultat d'un mélange de plusieurs éléments chimiques contient, en masses, 60 % de cuivre et 40 % de zinc.
Déterminer la quantité de matière de chaque espèce dans ce mélange solide.
Masses molaires dans ce tableau
4.1. Concentration massique de soluté Cm (g.L-1) :
La concentration massique de soluté Cm, la masse m de soluté et le volume de la solution sont liés par l'une de ces expressions :
\( \displaystyle\mathsfit{C_m =\ \frac{m}{V}} \)
\( {\displaystyle\mathsfit{C_m}\ \mathsf{(g.L^{-1})}} \)
\( {\displaystyle\mathsfit{m}\ \mathsf{(g)}} \)
\( {\displaystyle\mathsfit{V}\ \mathsf{(L)}} \)
\( \displaystyle\mathsfit{m =\ C_m\times{V}} \)
\( \displaystyle\mathsfit{V =\ \frac{m}{C_m}} \)
Exercice : Pour préparer 250 mL d'une solution de bleu de méthylène, on dissout 1,2 g de cette substance en poudre dans l'eau.
Quelle sera sa concentration massique ?
4.2. Concentration molaire d'une espèce en solution c (mol.L-1) :
Aussi appelée concentration en quantité de matière, ou molarité.
La concentration molaire d'une espèce en solution c, la quantité de matière n de soluté et le volume de la solution sont liés par l'une de ces expressions :
\( \displaystyle\mathsfit{c =\ \frac{n}{V}} \)
\( {\displaystyle\mathsfit{c}\ \mathsf{(mol.L^{-1})}} \)
\( {\displaystyle\mathsfit{n}\ \mathsf{(mol)}} \)
\( {\displaystyle\mathsfit{V}\ \mathsf{(L)}} \)
\( \displaystyle\mathsfit{n =\ c\times{V}} \)
\( \displaystyle\mathsfit{V =\ \frac{n}{c}} \)
Exercice : Une solution physiologique est préparée avec de l'eau distillée et du chlorure de sodium NaCl(s).
1. Combien de sel NaCl(s) utiliser pour une poche de 250 mL de solution physiologique de concentration c = 0,154 mol.L-1
a) en quantité de matière ?
b) en masse m1 ?
2. L'équation de dissolution est \( \displaystyle\mathsf{NaCl_{(s)}\ \xrightarrow{H_{2}O}\ Na^{+}_{(aq)}\ +\ Cl^{-}_{(aq)}} \). Pour chaque ion, quelle quantité de matière se trouve en solution ?
3. Quelle masse de sel NaCl(s) m2 utiliser pour une poche de 1 L ?
4. Sur les deux poches, on lit 0,9 %. Un lien avec la réponse 3 ?
Masses molaires dans ce tableau
