Composition chimique d'un système

A

De quoi s’agit-il ?

• Masse molaire = masse d’une mole d’entités chimiques (atomes, ions ou molécules) identiques.
  ❯ Elle est notée : $M$
  ❯ Son unité : g·mol^-1


• Le tableau périodique des éléments indique la masse molaire moyenne de chaque élement chimique.


• Se calcule à partir de la masse et de la répartition des isotopes à l'état naturel.

B

Comment se calcule-t-elle ?

La masse molaire d’une entité chimique se détermine à partir des éléments chimiques qui la composent.

• Masse molaire d'une espèce chimique monoatomique = masse molaire de l'élément indiquée dans la classification périodique des éléments.
• Masse molaire d'une espèce chimique moléculaire = somme des masses molaires des éléments constituant la molécule coefficientées par le nombre d'apparition de l'élément dans la molécule.
  Exemple : $M({\text{CO}}_2)=M(\text{C})+2M(\text{O})$
• Masse molaire d'un ion = masse molaire de l'espèce chimique neutre associée.

La quantité de matière permet de décrire l’état d’un système chimique et d'expliquer son évolution. Elle se calcule grâce à différentes mesures :

❯ À partir de la masse (tous les états)
Pour une entité chimique $\text{X}$ : $n(\text{X})=\frac{m(\text{X})}{M(\text{X})}.$

Avec :
• la quantité de matière $n(\text{X})$ en mol ;
• la masse $m(\text{X})$ en g ;
• la masse molaire $M(\text{X})$ en g·mol^-1.

❯ À partir du volume (corps pur liquide)
Pour les liquides, dans le cas des corps purs : $m(\text{X})=\rho (\text{X})\cdot V(\text{X})$. Selon la formule précédente : $n(\text{X})=\rho (\text{X})\cdot \frac{V(\text{X})}{M(\text{X})}.$

Avec :

• la quantité de matière $n(\text{X})$ en mol ;
• la masse volumique $\rho (\text{X})$ en g·L^-1 ;
• le volume de corps pur liquide $V(\text{X})$ en L ;
• la masse molaire $M(\text{X})$ en g·mol^-1.

❯ À partir du volume (corps pur gazeux)
Pour les gaz, dans les mêmes conditions de température et de pression : $n(\text{X})=\frac{V(\text{X})}{V_m}.$

Avec :

• la quantité de matière $n(\text{X})$ en mol ;
• le volume de gaz $V(\text{X})$ en L ;
• le volume molaire $V_m$ (volume précis occupé par une mole de gaz) en L·mol^-1.

En général : Cas particuliers :

• Pour les liquides : utilisation de la masse volumique $\rho .$
• Pour les gaz : utilisation du volume molaire $V_m.$

• Définition de la quantité de matière par le Bureau International des Poids et Mesures (BIPM) : « La mole, de symbole mol, est l’unité SI de la quantité de matière. Une mole contient exactement $6,02214076\times 10^{23}$ entités élémentaires. Ce nombre est la valeur numérique fixée de la constante d’Avogadro, $N_A$, exprimé dans l’unité mol^-1 et appelé nombre d’Avogadro. La quantité de matière $n$ d’un système est la mesure du nombre de ses entités élémentaires. » (20 mai 2019)


• Attention : la masse et le volume ne suffisent pas à déterminer la quantité de matière d'un mélange dont on ne connaît pas les proportions exactes de ses constituants.