Pour compter un grand nombre d’objets, on les regroupe en «paquets ». Les entités ou éléments chimiques comme les ions, les atomes ou les molécules n’échappent pas à la règle.
Ex. : pour compter des œufs, on utilise une boite de 6 ou 12, comme pour une ramette de papier, on utilise 500 feuilles ; en chimie on utilise la mole. Elle correspond à un certain nombre d’entités identiques et a été définie de manière arbitraire.
Définition
La mole
Quantité de matière d’un système contenant autant d’entités élémentaires qu’il y a d’atomes dans 12g de carbone 12.
APassage du microscopique au macroscopique
Rappel
Au collège, on apprend à prélever une certaine quantité de produit, soit avec une balance, soit avec une éprouvette graduée pour les liquides.
Remarque
Pour parler de l’infiniment petit, on parle d’échelle microscopique. C’est celle qui permet d’étudier les atomes. Ex. : un atome de fer pèse environ 9,3×10−23g.
À notre échelle, dite échelle macroscopique, on parlera plutôt de quelques grammes de fer.
Définition
Atome
Particule électriquement neutre constituée de 2 parties :
le noyau chargé positivement et constitué de protons et de neutrons (ou d'un proton seulement pour le cas de l'hydrogène),;
des électrons chargés négativement qui évoluent autour du noyau.
Il règne un vide entre le noyau et les électrons.
Définition
Ion
Atome ou groupement d’atomes ayant cédé un ou plusieurs électrons (cation) ou ayant gagné un ou plusieurs électrons (anion).
Définition
Molécule
Groupement d’atomes électriquement neutres.
Exemple
On souhaite connaitre le nombre d'atomes qu'il y a dans 10g de fer.
Il nous faut connaitre la masse d’un atome de fer : elle est de 9.33×10−23g.
Le nombre d’atomes est donc de (9,30×10−23)10=1,07×1023 atomes soit environ 100000 milliards de milliards d’atomes.
Il est compliqué de se rendre vraiment compte de la grandeur de ce nombre. Les chimistes préfèrent utiliser une grandeur plus pratique.
À leur échelle, on parle de quantité de matière. Elle se note n et son unité est la mole (mol).
BNombre d’Avogadro
Définition
Nombre d’Avogadro
Relation de proportionnalité entre le nombre d’entités N et la quantité de matière n d’un échantillon quelconque :
N=n×NA
La constante NA est appelée constante d’Avogadro ou nombre d’Avogadro avec N sans unité, n en mol et NA en mol−1.
La valeur de cette constante est de 6,02×1023mol−1.
La quantité de matière est le nombre de paquets de 6,02×1023 d’objets (soit atomes, ions ou molécules).
Remarque
La mole a été définie par convention comme étant le nombre d’atomes contenus dans un échantillon de 12,00g de carbone 12. Le terme mol−1 signifie qu’il y a 6,02×1023 entités par mole.
Exemple
Dans une mole d’atomes de Carbone, il y a 6,02×1023 atomes de carbone.
Dans une mole d’ions Na+, il y a 6,02×1023 ions Na+.
Dans une mole de molécules de diiode, il y a 6,02×1023 molécules de diiode.