Compter la matière

1) La mole : l’unité de quantité de matière

Dans 1 g de cuivre il y a 9,48 x 1021 atomes. Ce nombre est très grand! Il est donc nécessaire de compter la matière par "paquets". Un paquet est appelé mole.
Arbitrairement on a défini la mole comme la quantité de matière d’un système contenant autant d’objets qu’il y a d’atomes dans 12 g de carbone 12.
Le nombre d’atomes de carbone contenus dans 12 g de carbone 12 est égal à 6,023 x 1023 .
Ce nombre 6,023 x 1023 est appelé nombre d'Avogadro, on le notera NA.
Une mole (mol) d'objets contient 6,023 x 1023 objets. Ces objets peuvent être des atomes, des ions, des molécules…

Exemple :
1 mole de bonbon équivaut à 6,02.1023 bonbons
2 moles de billes équivalent à 2.6,02.1023 billes
0,5 mole d’œufs équivaut à 0,5.6,02.1023 œufs

Si on note N le nombre d’objet contenus dans un échantillon, n la quantité de matière (c’est à dire le nombre de mole) dans cet échantillon , on a la relation suivante :

N = NA.n

Exemples :
Combien d'ions Ag+ représentent n(Ag+) = 1,50 x 10-3 mol d'ions Ag+?

Solution : N = NA.n = 6,023.1023 .1,5.10-3 = 9,03.1020 ions Ag+.
Dans l’échantillon étudié, il y a 9,03.1020 ions Ag+.

Quelle quantité de matière n(e-) représentent 2,0 x 1018 électrons?
Solution : n= N/NA= 2,0.1018/6,023 x 1023 = 3,3.10-6 mol d’électrons

2) La masse molaire
La masse molaire est la masse d’un échantillon contenant 1 mole d’objets. Elle est notée M et s’exprime en g.mol-1.

a) Masse molaire atomique
Par définition de la mole, une mole de carbone 12 a une masse de 12 g. Donc la masse molaire du carbone 12 est égale à 12 g.mol-1.
De la même façon, la masse molaire d’un atome a quasiment la même valeur que le nombre de masse de cet atome.
Par exemple, la masse molaire de l’atome est égale à 14,0 g.mol-1.
Mais ceci n’est valable que si l’on considère un échantillon contenant un seul isotope.
Les chimistes rencontrent des échantillons