La mole et les quantités de matière

Cours · physique-chimie (Tronc Commun Sciences, Maroc), chapitre 1 · Maroc, Tronc Commun Sciences · le début du chapitre, la suite sur Adloun

Les atomes, les molécules et les ions sont des entités bien trop petites et trop nombreuses pour être comptées une à une. Pour travailler à son échelle, le chimiste réunit ces entités par paquets gigantesques : c'est la mole, unité de quantité de matière. Ce chapitre définit la mole et le nombre d'Avogadro, puis montre comment relier la quantité de matière à un nombre d'entités, à une masse grâce à la masse molaire, et à un volume de gaz grâce au volume molaire.

1.1 La mole et le nombre d'Avogadro

Définition 1.1La mole

La mole (symbole $mol$ ) est l'unité de quantité de matière. Une mole est la quantité de matière d'un système contenant autant d'entités élémentaires (atomes, molécules, ions, électrons...) qu'il y a d'atomes dans $12 g$ de carbone 12.

Définition 1.2Nombre d'Avogadro

Le nombre d'entités élémentaires contenues dans une mole est le nombre d'Avogadro, noté $N_{A}$ :

$N_{A} = 6, 02 \times 1 0^{23} mol^{- 1}$

Propriété : Quantité de matière et nombre d'entités

Si un échantillon contient $N$ entités élémentaires, sa quantité de matière $n$ (en $mol$ ) est :

$n = \frac{N}{N _{A}} et N = n \times N_{A}$

Exemple 1.3

Un échantillon contient $N = 3, 01 \times 1 0^{23}$ molécules d'eau. Sa quantité de matière vaut :

$n = \frac{N}{N _{A}} = \frac{3 , 01 \times 1 0 ^{23}}{6 , 02 \times 1 0 ^{23}} = 0, 5 mol$

Inversement, $n = 2 mol$ de fer contiennent :

$N = n \times N_{A} = 2 \times 6, 02 \times 1 0^{23} = 1, 204 \times 1 0^{24} atomes$

iRemarque

La quantité de matière est toujours positive. Pour donner un sens à une mole, on peut retenir que $N_{A}$ est un nombre colossal : une mole de grains de sable recouvrirait toute la surface de la Terre sur plusieurs mètres d'épaisseur.

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