Science et technologie s1117

La masse molaire

La masse molaire atomique d’un élément correspond à la masse de |6,023 \times 10^{23} \space \text {atomes}| de cet élément. Il s’agit de la masse atomique de l’élément indiquée dans le tableau périodique. Cette dernière est exprimée en grammes.

La masse molaire moléculaire d’un élément correspond à la masse de |6,023 \times 10^{23} \space \text {molécules}| de cette substance. Il s’agit de la somme des masses atomiques des éléments indiquées dans le tableau périodique. Cette dernière est également exprimée en grammes.

Les chimistes préfèrent peser plutôt que de compter des atomes ou des molécules. Il en est de même dans la vie quotidienne lorsque vient le temps d'acheter des objets très petits comme des vis, des petits clous, des épices ou de la farine.

En chimie, on associe un paquet de particules (une mole) à une masse correspondante que l’on nomme la masse molaire.

On peut associer la masse d’une mole d’atomes à la masse molaire atomique. On peut aussi associer la masse d’une mole de molécules à la masse molaire moléculaire et, enfin, associer la masse d’une mole d’ions à la masse molaire ionique.

La masse d'une mole d'atomes d'or (ou |6,023 \times 10^{23} \space \text {atomes}|) est 196,967 g d’or (Au).

Il est possible de calculer le nombre d’atomes pour un élément donné en utilisant la relation mathématique suivante :           

|\displaystyle n = \frac {m}{M}|

n représente le nombre de mole(s) (d'atomes ou de molécules) en mole (mol)
m représente la masse de l’échantillon (ou masse expérimentale) exprimée en grammes (g)
M représente la masse molaire (atomique ou moléculaire) telle que calculée à partir du tableau périodique et exprimée en grammes par mole (g/mol)

 

Combien de moles y a-t-il dans 0,24 g de carbone (C)? Combien d'atomes y a-t-il dans cette même quantité ?

Pour répondre à la première question, il faut utiliser la formule ci-dessus.
|n = ?|
|m = 0,24 \space \space \text {g}|
|M= 12,011 \space \text {g/mol}| (selon la valeur indiquée dans le tableau périodique)

|\displaystyle n = \frac {m}{M}|
|\displaystyle n = \frac {0,24  \space \text {g}}{12,011 \space \text {g/mol}}|
|\displaystyle n = 0,02 \space \text {mol}|

Pour déterminer le nombre d'atomes, il faut utiliser le nombre d'Avogadro.
|1 \space \text {mol} = 6,023\times 10^{23} \space \text {atomes}|
|0,02 \space \text {mol} = x \space \text {atomes}|
Par produit croisé:
|\displaystyle x = \frac {0,02\space \text {mol} \cdot  6,023\times 10^{23} \space \text {atomes}}{1 \space \text {mol} }|
|x = 1,2046 \times 10^{22}\space \text {atomes}|

Quelle est la masse de 100 atomes d'or?
Tout d'abord, il faut déterminer le nombre de moles d'atomes que représentent 100 atomes d'or avec le nombre d'Avogadro.
|1 \space \text {mol} = 6,023\times 10^{23} \space \text {atomes}|
|x \space \text {mol} = 100 \space \text {atomes}|
Par produit croisé:
|\displaystyle x = \frac {1\space \text {mol} \cdot  100 \space \text {atomes}}{6,023\times 10^{23} \space \text {atomes}}|
|x = 1,66 \times 10^{-22}\space \text {mol}|

Par la suite, il faut transformer ce nombre de moles en masse.
|n = 1,66 \times 10^{-22}\space \text {mol}|
|m = x|
|M= 196,97 \space \text {g/mol}| (selon la valeur indiquée dans le tableau périodique)

|\displaystyle n = \frac {m}{M}|
|\displaystyle m = n \times M|
|\displaystyle m = 1,66 \times 10^{-22}\space \text {mol} \times 196,97 \space \text {g/mol}|
|\displaystyle m = 3,27 \times 10^{-20}\space \text {g}|

Dans 0,08 g de |NaOH|, combien y a-t-il de mole(s) de |NaOH|? Combien y a-t-il de molécules?

Pour trouver le nombre de moles de |NaOH|, il faut déterminer la masse molaire moléculaire du |NaOH|. Pour ce faire, il faut additionner la masse de chacun des éléments qui forment la molécule.
|M_{NaOH} = M_{Na} + M_{O} + M_{H}|
|M_{NaOH} = 22,99 \space \text {g/mol} + 16,00 \space \text {g/mol} + 1,01 \space \text {g/mol}|
|M_{NaOH} = 40,00 \space \text {g/mol}|

Ensuite, il est possible de déterminer le nombre de moles.
|n = ?|
|m = 0,08 \space \space \text {g}|
|M= 40,00 \space \text {g/mol}|

|\displaystyle n = \frac {m}{M}|
|\displaystyle n = \frac {0,08  \space \text {g}}{40,00 \space \text {g/mol}}|
|\displaystyle n = 0,002 \space \text {mol}|

Pour déterminer le nombre de molécules, il faut utiliser le nombre d'Avogadro.
|1 \space \text {mol} = 6,023\times 10^{23} \space \text {molécules}|
|0,002 \space \text {mol} = x \space \text {molécules}|
Par produit croisé:
|\displaystyle x = \frac {0,002\space \text {mol} \cdot  6,023\times 10^{23} \space \text {molécules}}{1 \space \text {mol} }|
|x = 1,2046 \times 10^{21}\space \text {molécules}|

Quelle est la masse de 2,5 moles de |HCN|?

Pour trouver le nombre de moles de |HCN|, il faut déterminer la masse molaire moléculaire du |HCN|. Pour ce faire, il faut additionner la masse de chacun des éléments qui forment la molécule.
|M_{HCN} = M_{H} + M_{C} + M_{N}|
|M_{HCN} = 1,01 \space \text {g/mol} + 12,01 \space \text {g/mol} + 14,01 \space \text {g/mol}|
|M_{HCN} = 27,03 \space \text {g/mol}|

Ensuite, il est possible de déterminer la masse de |HCN|.
|n = 2,5 \space \text {mol}|
|m = x|
|M= 27,03 \space \text {g/mol}|

|\displaystyle n = \frac {m}{M}|
|\displaystyle m = n \times M|
|\displaystyle m = 2,5 \space \text {mol} \times 27,03 \space \text {g/mol}|
|\displaystyle m = 67,58 \space \text {g}|

Quelle est la masse de |5 \times 10^{21} \space \text {molécules}| de |NaI| ?

Tout d'abord, il faut trouver le nombre de moles en utilisant le nombre d'Avogadro.
|1 \space \text {mol} = 6,023\times 10^{23} \space \text {molécules}|
|x = 5 \times 10^{21} \text { molécules}|
Par produit croisé:
|\displaystyle x = \frac {1 \space \text {mol} \cdot  5 \times 10^{21}}{6,023\times 10^{23} \space \text {molécules}}|
|x = 0,0083 \space \text {mol}|

Pour trouver la masse de |NaI|, il faut déterminer la masse molaire moléculaire du |NaI|. Pour ce faire, il faut additionner la masse de chacun des éléments qui forment la molécule.
|M_{NaI} = M_{Na} + M_{I}|
|M_{NaI} = 22,99 \space \text {g/mol} + 126,96 \space \text {g/mol}|
|M_{NaI} = 149,95 \space \text {g/mol}|

Ensuite, il est possible de déterminer la masse de |NaI|.
|n = 0,0083 \space \text {mol}|
|m = x|
|M= 149,95 \space \text {g/mol}|

|\displaystyle n = \frac {m}{M}|
|\displaystyle m = n \times M|
|\displaystyle m = 0,0083 \space \text {mol} \times 149,95 \space \text {g/mol}|
|\displaystyle m = 1,24 \space \text {g}|

Il aurait également été possible de calculer le nombre d’ions ou d’électrons en utilisant la même relation mathématique. Toutefois, ce genre de calcul est plus rare que ceux reliés aux deux autres types de particules (atomes et molécules).

Les vidéos

 

Les exercices
Les références