La quantité de matière, la masse et la masse molaire sont liées par la formule : n = m / M,
où n est la quantité de matière en moles, m est la masse de l'échantillon en grammes, et M est la masse molaire de l'élément ou du composé en g/mol.
Définition
Quantité de matière (n)
La quantité de matière, notée n, est une grandeur utilisée pour compter le nombre d'entités élémentaires (atomes, molécules, ions) présentes dans un échantillon de matière. Elle est exprimée en mole (mol).
Mole
La mole est l'unité de base du Système international pour la quantité de matière. Une mole contient exactement 6,022 x 10²³ entités élémentaires (nombre d'Avogadro).
Volume molaire (Vm)
Le volume molaire est le volume occupé par une mole de gaz à une température et une pression donnée. À température et pression normales (TPN), le volume molaire est de 22,4 L/mol.
Relation entre quantité de matière, masse et masse molaire
Application : calcul de la quantité de matière
Pour déterminer la quantité de matière d'un échantillon, il suffit de connaître la masse de cet échantillon et sa masse molaire. Par exemple, si vous avez 10 g de dioxyde de carbone (CO2) et que la masse molaire du CO2 est de 44 g/mol, la quantité de matière sera : n = 10 g / 44 g/mol = 0,227 mol.
Volume molaire des gaz
Le volume molaire des gaz permet de passer de la quantité de matière au volume à condition que le gaz soit à température et pression normales (TPN). Ainsi, 1 mole d'un gaz quelconque occupe un volume de 22,4 L à 0°C et sous une pression de 1 atm.
Application : calcul du volume d'un gaz
Pour calculer le volume d'un gaz, on utilise la formule : V = n x Vm, où V est le volume du gaz, n est la quantité de matière et Vm est le volume molaire. Par exemple, si vous avez 0,5 mol de dioxygène (O2), le volume qu'il occupera est : V = 0,5 mol x 22,4 L/mol = 11,2 L.
A retenir :
La quantité de matière est une mesure essentielle pour estimer le nombre d'entités dans un échantillon, et elle est exprimée en moles. La masse molaire facilite la conversion entre la masse et la quantité de matière. Le volume molaire permet de déterminer le volume occupé par un gaz à quantité de matière donnée, surtout à température et pression normales. Ensemble, ces concepts fournissent des outils puissants pour les calculs en chimie.
