Quantité de matière - La mole  

I. Objectifs

*Prendre conscience de la nécessité d'une unité de quantité de matière adaptée à la chimie.

*Être capable de prélever une masse ou un volume correspondant à une quantité de matière donnée.
 

II. Matériel

*Par groupe

Une balance , clou en fer , papier de verre , éprouvette graduée 50 mL , verre de montre, spatule

*au bureau

Saccharose , alcool à bruler

 

III. Nécessité d'un changement d'échelle

Peser un clou en fer .

Q1)Quelle est la masse du clou : m =.......... ?

Q2)Le noyau de l'atome de fer contient 56 nucléons . Sachant que la masse d'un nucléon est égale à mn = 1,66 . 10-27 Kg , calculer le nombre d'atomes de fer contenus dans le clou .

Ce nombre vous semble t-il facile à utiliser ?

Q3)Si on pouvait compter les atomes à raison d'un atomes par seconde ,combien de temps faudrait-il pour les compter tous . Exprimer ce temps en années .

IV. Une nouvelle unité de quantité de matière: la mole

a)Définition

Une mole représente une quantité de matière composée d'autant d'entités qu'il y a d'atomes dans 12g de carbone 12.

b)Exploitation

Q4)Déterminer le nombre d'atomes de carbone contenus dans une mole d'atomes de carbone .

Le nombre qui vient d'être calculé sera appelé Nombre d'Avogadro et on le notera NA .Il s'exprime en mol-1 .

Q5)Déterminer la quantité de matière de fer, exprimée en moles, contenue dans le clou.
 

V. Peser une masse de sucre correspondant à une quantité de matière donnée

a)Définitions :

*On appelle masse molaire atomique la masse d'une mole d'atomes identiques.

*On appelle masse molaire moléculaire la masse d'une mole de molécules identiques.

b)Manipulation

Q6)Calculer la masse molaire moléculaire (somme des masses molaires atomiques des atomes constituants de la molécule) du saccharose C12H22O11 .

On donne MC = 12 g.mol-1 , MH = 1 g.mol-1 , MO = 16 g.mol-1

Q7)Déterminer la masse msucre correspondant à 1,52.10-2 mol de sucre, sachant qu'il s'agit de saccharose C12H22O11

Réaliser la pesée - faire vérifier par le professeur .
 

VI. Déterminer le volume correspondant à une quantité de matière d'eau donnée

a)Masse volumique :

C'est la masse d'un corps homogène par unité de volume . Si m est exprimée en grammes (g) et le volume V en litres(L) , alors la masse volumique s'exprime en g.L-1 . L'unité de masse volumique dans le système d'unités international est le kg.m-3 .

Q8)Quelle est la masse volumique de l'eau en kg.L-1 et en g.L-1 ?

b)Calcul du volume d' une quantité de matière :

Q9)Quelle est la masse molaire moléculaire MH20 de l'eau ?

Q10)Déterminer la masse d'eau correspondant à une quantité de matière de 5,5.10-1mol.

Faire vérifier votre calcul.

Q11)Déterminer le volume d'eau correspondant à une quantité de matière de 5,5.10-1 mol

Q12)Quelle est la quantité de matière dans un litre d'eau ?

VII/Densité d'un solide ou d'un liquide :

La sensité d'un solide ou d'un liquide se détermine par rapport à l'eau . C'est une grandeur sans dimension (unité)

a)Définition :

b)densité de l'alcool à bruler :

En utilisant l'éprouvette graduée , peser 40 mL d'alcool à bruler

Q13)Quelle est la densité de l'éthanol ?

 

Quantité de matière : la mole : CORRECTION

1)La masse du clou m=1,2 g

2) . C'est le nombre d'atomes de fer contenus dans le clou

3)A raison de 1 atome par seconde , il faudrait 1,3.1022 secondes pour compter tous ces atomes .

Or :

4)Une mole d'atomes de carbone 12 a une masse de 12 g . Le calcul est similaire à celui de la question 2) :

C'est le nombre d'atomes de carbone 12 contenus dans une mole d'atome de carbone 12 .

NA = 6,02.1023 mol-1 . Ce nombre est appelé "Nombre d'Avogadro" ou "Constante d'Avogadro"

5) : c'est la quantité de matière en fer contenue dans le clou .

6)Msaccharose= 12*12+22+11*16 = 342 g.mol-1 .

7)msucre = nsucre * Msaccharose  = 1,52.10-2 * 342 = 5,2 g

8)

9)MH2O= 2*1+16=18 g.mol-1

10)mH2O = nH2O*MH2O = 0,55 * 18= 10 g

11)V=mH2O/reau = 10 /1000=10-2 L

12)Dans un litre d'eau , la quantité de matière est 100 fois plus importante que dans 10-2 L : Un litre d'eau contient par conséquent 0,55*100= 55 mol d'eau .

13)40 mL d'alcool à bruler ont une masse de malcool = 32 g

La masse de 40 mL d'eau est meau=reau* 40.10-3 = 1000 g.L-1 * 40.10-3 L= 40 g