Môle est l'unité utilisée pour exprimer la quantité de matière. Une mole est d'environ 6,022 x 1023 particules. C'est l'une des grandeurs fondamentales du Système international d'unités (SI).
Le terme mol vient du mot latin grains de beauté, qui signifie « une masse », et a été introduit par le chimiste allemand Wilhelm Ostwald.
Toute substance peut être mesurée en moles. Nous pouvons utiliser la taupe pour désigner quelque chose de microscopique, comme des molécules, ou quelque chose de macroscopique, comme des graines.
Par exemple, 1 mole d'eau est égale à 6,022 x 1023 molécules d'eau. De même, 1 mole de graines est égale à 6,022 x 1023 des graines. Notez que le nombre d'éléments dans une taupe est le même quelle que soit l'entité analysée.
L'utilisation des moles dans les calculs chimiques est particulièrement importante pour quantifier les espèces chimiques, telles que les atomes, les ions et les molécules, impliquées dans une réaction chimique. De plus, il est possible de faire une proportion entre une échelle atomique et une autre échelle mesurable.
Constante de Mol et Avogadro
La valeur de référence utilisée pour normaliser la quantité d'une mole est la masse de 12 g de carbone 12.
Le carbone 12 est composé de 6 protons, 6 neutrons et 6 électrons. C'est l'isotope le plus abondant et le plus stable de l'élément carbone.
Le scientifique italien Amedeo Avogadro (1776-1856) a proposé que, dans les mêmes conditions de température et de pression, des volumes égaux de gaz contiennent le même nombre de molécules.
Pour avoir été un pionnier dans l'étude de la relation entre la masse en grammes et la masse atomique, lorsque le nombre qui fait le lien entre ces a été découverte au XXe siècle, la magnitude d'une taupe a été définie, en l'honneur du scientifique, comme la constante de Avogadro. Donc:
1 mole = 6,02214179 × 1023 particules
Calculs de mole et de masse
LA masse atomique des éléments chimiques se trouve dans le tableau périodique. Par exemple, la masse atomique d'un atome de sodium (Na) est de 23 g.
Donc 1 mol de sodium = 23 g = 6,022 x 1023 atomes de sodium.
Notez que la mole, la masse et la constante d'Avogadro sont liées. Si nous connaissons au moins une de ces valeurs, nous pouvons déterminer les autres en utilisant une simple règle de trois, comme dans les exemples suivants.
1. Quelle est la masse contenue dans 2,5 mol de sodium (Na)?
1 mole 23 g de Na
2,5 moles x
x = 23. 2,5
x = 57,5 g de Na
2. Combien y a-t-il de moles dans 30 g de sodium (Na)?
1 mole 23 g de Na
x 30 g de Na
x = 30/23
x ≈ 1,3 mole de Na
3. Quelle est la quantité de matière dans 50 g de sodium (Na)?
23g 6.022x1023
50 g x
x = 50. 6.022 × 1023/23
x = 13,09 x 1023 Atomes Na
Vérifiez Tableau périodique complet et mis à jour.
Et la masse molaire ?
LA masse molaire est la masse en grammes contenue dans 1 mol de substance et son unité de mesure est g/mol (grammes par mol). Le sodium, par exemple, a 23 g/mol.
La valeur numérique de la masse molaire d'une substance chimique équivaut à la masse moléculaire (MM), c'est-à-dire à la somme des masses atomiques des atomes qui la composent.
Nous utiliserons la molécule d'eau (H2O) à titre d'exemple et déterminer la masse de 1 mol de la substance.
1ère étape: compter le nombre d'atomes d'éléments chimiques dans la formule de la substance.
L'eau est composée de :
Oxygène (O): 1 atome
Hydrogène (H): 2 atomes
2ème étape: Consultez le tableau périodique pour la masse atomique des éléments.
Remarque: pour faciliter la compréhension, nous utiliserons ici des valeurs approximatives.
Oxygène (O): 16 u
Hydrogène (H): 1 u
3ème étape: multiplier les masses des éléments par le nombre d'atomes dans la substance.
Oxygène (O): 1 x 16 u = 1 x 16 u
Hydrogène (H): 2 x 1 u = 2 u
4ème étape: Ajouter les masses atomiques et déterminer la masse moléculaire.
MML'eau: 16 u + 2 u = 18 u
Par conséquent, la masse moléculaire de l'eau est de 18 u et la masse molaire est de 18 g/mol. Cela signifie que dans une mole il y a 6,022 x 1023 molécules d'eau, ce qui correspond à 18 grammes.
Par conséquent, pour déterminer le nombre de moles, nous devons connaître la masse et la composition chimique de la substance.
Maintenant, résolvons quelques exemples supplémentaires concernant les quantités mol, masse et quantité de particules.
1. Quelle est la masse contenue dans 3 moles d'eau (H2O)?
1 mole 18 g de H2O
3 grains de beauté x
x = 18. 3
x = 54 g de H2O
2. Combien y a-t-il de moles dans 80 g d'eau (H2O)?
1 mole 18 g de H2O
x 80 g d'H2O
x = 80/18
x ≈ 4,44 moles de H2O
3. Quelle est la quantité de matière dans 20 g d'eau (H2O)?
18g 6.022x1023
20 g x
x = 20. 6 022 × 1023/18
x = 6,69 x 1023 Molécules H2O
En savoir plus sur masse moléculaire.
Relation entre mole et volume molaire
A STP, dans les conditions normales de température (273 K) et de pression (1 heure), un gaz occupe un volume de 22,4 L. Cette valeur est la volume molaire des gaz.
Comme l'a proposé Avogadro, le volume occupé par les gaz, quelle que soit leur composition, est lié au nombre de molécules. Ainsi, même si nous avons deux gaz différents emprisonnés dans des récipients, si le volume est le même, les deux flacons ont la même quantité de molécules.
Par exemple, pour les gaz oxygène et hydrogène on a la relation suivante :
1 mole d'hydrogène (H2) = 22,4 L = 2 g = 6,022 x 1023 Molécules H2
1 mole d'oxygène (O2) = 22,4 L = 32 g = 6,022 x 1023 O molécules2
Notez que 1 mol de toute substance à l'état gazeux occupe un volume de 22,4 L, mais la masse sera différente car les compositions des gaz sont différentes.
En savoir plus sur Loi d'Avogadro.
