Science et technologie s1115

La mole

Explication

Avez-vous déjà essayé de compter le nombre d’étoiles dans le ciel lors d’une magnifique nuit d’été? Vous avez sûrement remarqué que cette tâche serait impossible étant donné leur nombre considérable. Même en regroupant les étoiles en paquet de 12 (en douzaines) ou en paquet de 100 (en centaines), la quantité représentée dans ces deux cas serait encore trop grande.

Il serait tout aussi difficile de compter le nombre de mouches noires qui essaient de prouver leur affection pour votre corps lors d’une journée de camping dans le bois. On utilise le terme pelletée pour désigner une très grande quantité de flocons de neige. Le terme brouettée sera, quant à lui, utilisé pour représenter une grande quantité de gravier. Il est en fait très difficile de compter les unités de flocons de neige accumulées au sol ou les grains de gravier dans une carrière.

C’est pourquoi on utilise ces termes spécifiques pour représenter des quantités pouvant être très grandes. Imaginons maintenant la difficulté à compter des atomes, des molécules, des ions ou des électrons. Saviez-vous que, sur la surface occupée par une tête d’aiguille par exemple, on peut retrouver l’équivalent de 60 milliards d’atomes de fer? Et que dans 1 ml d’eau, on pourrait retrouver autant d’atomes d’oxygène et d’hydrogène que de gouttelettes d’eau dans le fleuve Saint-Laurent entre Montréal et Tadoussac?
 La mole

Afin de représenter un nombre excessivement élevé et pour une question de simplicité, le nombre d'atomes ou de molécules de n'importe quelle substance est exprimé en terme de mole. Une mole, tout comme une douzaine ou une centaine, représente donc une quantité de particules. Ce concept a été introduit par les chimistes.

Une mole correspond à un paquet de |6,023\times10^{23}| particules. La mole est l'unité de mesure de la quantité de matière.

Ces particules peuvent être des molécules, des atomes, des ions, des électrons, etc. À la limite, on pourrait dire une mole de flocons de neige, ce qui donnerait |6,023\times10^{23}| flocons.

On utilise le symbole |n| pour représenter le nombre de moles, et le symbole |\text {mol}| pour l'unité de mesure de la mole.

On associe souvent la mole au nombre d'Avogadro. Aussi, la mole peut être utilisée en chimie pour calculer la masse molaire.

 


Le nombre d'Avogadro

Le nombre d'Avogadro (ou constante d'Avogadro), noté NA, représente le nombre de particules qui se trouvent dans une mole.On identifie souvent la mole par cette quantité. Cette valeur de |6,02\times 10^{23}| permet la conversion du nombre de particules en nombre de moles et vice-versa. En fait, une mole correspond à 1 NA ce qui correspond à un paquet de |6,02\times 10^{23}| particules. Ces particules peuvent être, par exemple, des atomes ou des molécules.

Quel est le nombre d'atomes contenus dans deux moles de carbone ?
En utilisant l'équivalence mentionnée ci-dessus, il est possible de déterminer le nombre d'atomes de carbone. 
|1 \space \text {mol} = 6,02\times 10^{23} \space \text {atomes}|
|2 \space \text {mol} = x \space \text {atomes}|
Par produit croisé:
|\displaystyle x = \frac {2\space \text {mol} \cdot  6,02\times 10^{23} \space \text {atomes}}{1 \space \text {mol} }|
|x = 1,204 \times 10^{24}\space \text {atomes}|

Quel est le nombre de molécules présents dans 0,75 mol de sucre |\left( C_{6}H_{12}O_{6}\right)| ?
Le principe de calcul demeure le même que celui mentionné à l'exemple précédent.
|1 \space \text {mol} = 6,02\times 10^{23} \space \text {molécules}|
|0,75 \space \text {mol} = x\space \text {molécules}|
Par produit croisé:
|\displaystyle x = \frac {0,75\space \text {mol} \cdot  6,02\times 10^{23}\space \text {molécules}}{1 \space \text {mol} }|
|x \approx 4,52 \times 10^{23}\space \text {molécules}|

Combien de moles de matière peut-on retrouver avec |3,011\times 10^{22} \space \text {molécules}| de diazote |\left( N_{2}\right)| ?
Dans cette situation, il faut trouver le nombre de moles. Le calcul se fera différemment, mais la même équivalence sera utilisée.
|1 \space \text {mol} = 6,02\times 10^{23} \space \text {molécules}|
|x \space \text {mol} = 3,011\times 10^{22}\space \text {molécules}|
Par produit croisé:
|\displaystyle x = \frac {3,011\times 10^{22} \space \text {molécules}\cdot  1 \space \text {mol} }{6,02\times 10^{23}\space \text {molécules}}|
|x \approx 0,05\space \text {mol} |

Combien d'atomes peut-on retrouver dans 3 moles d'eau |\left( H_{2}O\right)| ?
Au début, il faut déterminer le nombre de molécules dans 3 moles d'eau.
|1 \space \text {mol} = 6,02\times 10^{23} \space \text {molécules}|
|3 \space \text {mol} = x \space \text {molécules}|
Par produit croisé:
|\displaystyle x = \frac {3\space \text {mol} \cdot  6,02\times 10^{23} \space \text {molécules}}{1 \space \text {mol} }|
|x \approx 1,81 \times 10^{24} \space \text {molécules}|

Ensuite, il faut déterminer le nombre d'atomes présents dans une telle quantité de molécules.
|1 \space \text {molécule} \space H_{2}O = 3 \space \text {atomes}|
|1,81 \times 10^{24} \space \text {molécules} \space H_{2}O = x \space \text {atomes}|
Par produit croisé:
|\displaystyle x = \frac {3\space \text {atomes} \cdot  1,81\times 10^{24} \space \text {molécules }\space H_{2}O }{1 \space \space \text {molécule}\space H_{2}O }|
|x = 5,43 \times 10^{24} \space \text {atomes}|



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