Oro BIANCO

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La mole : unité de quantité de matière

Objectif: comprendre à quoi correspond « la mole ».

 

I.       INTRODUCTION A LA NOTION DE « MOLE »

1.      Compter c’est peser

 

1)       Faire un « paquet » de 50 objets X (ou Y ou Z). Les placer dans un bécher et déterminer la masse MX (ou MY ou MZ) de ce « paquet ».

2)       Calculer les masses mX, mY et mZ d’un objet X, Y et Z. Compléter le tableau ci-contre.

3)       On considère une masse de 1,0 kg d’objets X (ou Y ou Z). Calculer le nombre NX (ou NY ou NZ) d’objets correspondant et compléter le tableau.

Objet

Lentilles (X)

Riz (Y)

Grenaille de zinc (Z)

Masse de 50 objets

MX =

MY =

MZ =

Masse d’un objet

mX =

mY =

mZ =

Nombre d’objets dans 1 kg

NX =

NY =

NZ =

2.      La mole « provisoire d’objets»

 

· On définit arbitrairement, la « mole provisoire d’objets » comme étant un « paquet » contenant N0 = 50 objets. Une mole provisoire d’objets contient donc 50 objets.

· On note « n » le « nombre de paquets » de 50 objets ; « n » est appelé la quantité d’objets : elle s’exprime en mol.

 

1)       On désire avoir une quantité nX = 1,5 mol d’objet X. Quelle est alors la valeur NX du nombre d’objets X ?

2)       Quelle relation a-t-on, de façon générale, entre NX (le nombre d’objets), nX (le nombre de paquets) et N0 (le nombre d’objets dans un paquet) ?

3)       Quelle quantité nX d’objet X, exprimée en mol, a-t-on lorsqu’on dispose de 300 objets X ? De 1000 objets X ?

4)       Une même quantité d’objets Y et Z (par exemple 10 mol) contient-elle des nombres égaux ou différents d’objets ? Justifier par un calcul.

 

3.      Masse molaire « provisoire »

 

· La masse molaire « provisoire » est la masse d’une mole « provisoire d’objets » contenant 50 objets. La masse molaire est notée M : elle s’exprime en g.mol-1.

 

1)       Quelle est la valeur de la masse molaire MX des objets X ?

2)       Quelle relation a-t-on, entre mX (la masse des objets X) , nX (le nombre de paquets) et MX (la masse d’un paquet) ?

3)       On considère une masse mX = 10 g d’objets X : à quelle quantité d’objet nX, exprimée en mol cela correspond-il ?

4)       On considère maintenant une même masse mY = 10 g d’objets Y : à quelle quantité d’objet nY, exprimée en mol cela correspond-il ? Comparer nX et nY et conclure.

 

II.   LA MOLE DU CHIMISTE

1.      Le nombre d’Avogadro NA

 

· A l’échelle macroscopique du chimiste, le moindre échantillon de matière contient un nombre fantastiquement grand d’atomes (ions ou molécules). Ainsi, les chimistes ne comptent pas les atomes (ions, molécules…) individuellement mais par « paquets ». La mole du chimiste correspond à un paquet d’atomes (ions, molécules…) contenant 6,02×1023 atomes (ions, molécules…). Ce nombre extrêmement grand est appelé nombre d’Avogadro : NA = 6,02 × 1023 mol-1.

 

1)       Soit nFe la quantité d’atomes de fer, exprimée en mol, contenue dans un clou en fer. Quelle relation a-t-on entre nFe, le nombre NFe d’atomes de fer dans le clou, et NA ?

2)       Décrire un protocole expérimental qui permet de déterminer le nombre NFe d’atomes de fer contenus dans le clou mis à votre disposition. Le mettre en œuvre et calculer NFe.        Donnée : masse molaire du fer M(Fe) = 55,8 g.mol-1.

 

2.      Des masses égales de corps purs différents contiennent-ils le même nombre d’atomes ?

 

· On place dans 3 coupelles différentes 3,00 g de cuivre, 3,00 g de zinc et 3,00 g de fer.

1)       Calculer les quantités nCu, nZn et nFe, en mol, respectivement d’atomes de cuivre, de zinc et de fer.

2)       En déduire le nombre d’atomes de chaque échantillon et Conclure.         Données : M(Zn) = 65,4 g.mol-1, M(Cu) = 63,5 g.mol-1.