CHIMIE Cours - Classe de seconde

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Santé - seconde
Chapitre 6 : Solutions et concentrations

Sport - seconde
Chapitre 3: Solutions et dilutions

La mole et la concentration molaire

Qu'est-ce qu'une mole ?
La mole est une unité de quantité qui correspond à 6,02 x 10 23 éléments. 
Par exemple:
- Une mole d'atome d'hydrogène correspond à 6,02x10 23 atomes d'hydrogène.
- Deux moles de molécules d'eau correspond 2 x 6,02x10 23 c'est à dire 12,04x10 23 molécules d'eau.
- Une demi mole de nucléons correspond à 0,5 x 6,02 x10 23 c'est à dire 3,01 x 10 23 nucléons.
Etc.
Lorsque la mole est utilisée comme unité son symbol  est mol et on la note avec la lettre n
Par exemple pour indique qu'il y a 2 mole de molécule dans une substance on peut écrire n = 2 mol

Pourquoi utiliser la mole ?
La mole est une unité qui permet de d'exprimer des quantités de manière adaptée à l'échelle humaine.
Par exemple la masse d'une mole d'atome de carbone est de 12 grammes.
La masse d'une mole de molécule d'eau est de 20 grammes.
Remarque: on pourrait utiliser la mole pour exprimer n'importe quelle quantité mais en dehors du domaine des particules microscopique cet usage ne serait pas pertinent.

Comment exprimer une quantité de matière en mole ?
Le nombre d'Avogadro ( noté NA ) correspond au nombre d'éléments dans une mole:
Na = 6,02 x 10 23 mol-1.
Il peut être utilisé pour exprimer un nombre d'éléments ( atomes ou molécules) noté N en une quantité en mole notée n à l'aide de la relation:
n  =     N             Avec N sans unité
          NA            NA en mol-1
                              n en mol

Exemple:
Si un liquide contient 5,418 x 1024 molécules d'eau alors on note N = 5,418 x 1024 et le nombre de moles n peut êtr e calculé à l'aide de la relation précédente:
n =  5,418 x 1024    
           6,02 x 10 23   
n = 9 mol

Calculer une concentration molaire
Tout comme la concentration massique, la concentration molaire permet d'exprimer la proportion de soluté dissous dans l'eau. Pour calculer la concentration molaire ( notée  c) d'une solution aqueuse de volume V et comportant une quantité n de soluté il suffit d'effectuer le rapport de la quantité de matière par le volume ce qui peut se traduire par la relation suivante:

c  =   n             Avec  n en mole (mol)
         V                         V en litre (L)

                        c en mole par litre ( molL-1)

Exemple
Si l'on dissout dans 500 mL d'eau 2 moles de soluté  alors V = 500 mL soit V = 0,5 L et n= 2 mol
Donc c =  2            
                0,5

          c = 4 mol.L-1  

Calculer la quantité de matière dans une solution
Si l'on connaît la concentration molaire d'une solution aqueuse alors il est possible d'en déduire la quantité de matière ( n ) qu'elle contient.
La relation qui permet de calculer la concentration molaire est:
c =   n      
         V
On en tire:
n = c x V     Avec n en mole (mol)
                                V en litre (L)

                                c en mole par litre ( molL-1)

Exemple

Si une solution aqueuse de volume 3 L a une concentration c = 0,4 mol.L-1
Alors n = c x V
               n = 0,4 x 3
               n = 1,2 mol
Cette solution contient 1,2 mol de soluté.

Remarque: il est possible de calculer la concentration molaire d'un solution à partir de sa concentration massique si la masse molaire du soluté est connue.

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