La quantité de matière

 

La quantité de matière est notée n. Comme son nom l’indique, elle mesure s’il y a beaucoup ou peu de matière, c’est-à-dire d’atomes, d’ions ou de molécules. La quantité de matière se mesure en mole (abréviation mol).

 

Il ne faut pas la confondre avec la masse, m (qui se mesure en g ou en kg), ou le volume, V (qui se mesure en mL, en L ou en m3). Masse et volume sont bien pratiques, car on peut les mesurer facilement. La quantité de matière est bien plus difficile à mesurer (on ne peut pas compter des atomes, des ions ou des molécules, ils sont bien trop petits).

 

 

 

C’est pourquoi on passe généralement par la masse pour mesurer une quantité de matière.

 

 

 

-       Comment passer de la masse à la quantité de matière ?

On utilise la masse molaire M : c’est la masse d’une mole (qui se mesure donc en g/mol, g.mol-1). Connaissant la masse d’une mole, M, il est facile de trouver la masse m de n moles, elle est n fois plus grande, m = n.M.

Si on veut trouver combien de moles se trouvent dans une masse m, il suffit de diviser la masse totale m par la masse d’une mole M. On a alors le nombre de moles, qui est la quantité de matière n = m/M.

 

 

-       Comment connaître la masse d’une mole d’atomes ?

Il suffit de chercher dans la classification périodique (le tableau de Mendeleïev), car la masse d’une mole de chaque atome y est indiquée (c’est généralement le seul chiffre à virgule).

 

Exemples : M(H) = 1,00 g/mol. M(C) = 12,0 g.mol-1. M(O) = 16,0 g.mol-1.

 

 

-       Comment trouver la masse molaire d’une molécule ?

Il suffit d’ajouter les masses molaires de tous les atomes de la molécule.

 

Exemples :

M(H2O) = 2.M(H)+M(O) = 1.1,00+16,0 = 18,0 g.mol-1. Cela signifie qu’une mole d’eau pèse 18,0 g.

M(CO2) = M(C) + 2.M(O) = 12,0 + 2.16,0 = 44,0 g.mol-1. Une mole de dioxide de carbone pèse donc 44,0 g.

 

 

-       Comment trouver la masse molaire d’un ion ?

Les masses des électrons sont complètement négligeables pour la chimie, donc la masse molaire d’un ion est égale à la masse molaire atomique ou moléculaire correspondante.

 

Exemples :

M(Na+) = M(Na) = 23 g.mol-1.

M(CO32-) = M(C) + 3.M(O) = 12,0 + 3.16,0 = 60,0 g.mol-1.

 

 

 

-       Combien d’atomes, d’ions ou de molécules, trouve-t-on dans une mole ?

Le nombre d’entités contenues dans une mole est égal à 6,02.1023 atomes, ions ou molécules. Ce nombre particulier est le nombre d’Avogadro, Na = 6,02.1023 mol-1.

Il n’est pas très utile en chimie, où on raisonne toujours en mol, g, mL.

 

 

Exemples :

1)     Quelle est la quantité de matière de dioxyde de soufre SO2 dont la masse vaut 1,0 g ?

2)    Quelle est la masse de 0,50 mol d’éthanol C2H6O ?

 

1)     La masse molaire du dioxyde de soufre est : M(SO2) = M(S) + 2.M(O) = 32,1 + 2.16,0 = 64,1 g.mol-1, ce qui signifie qu’une mole de SO2 pèse 64,1 g. Donc la quantité de matière correspondante à 1,0 g est n = m/M = 1,0/64,1 = 1,6.10-2 mol.

2)    La masse molaire de l’éthanol est donnée par M(C2H6O) = 2.M(C) + 6.M(H) + M(O) = 2.12,0 + 6.1,00 + 16,0 = 46,0 g.mol-1. C’est la masse d’une mole d’éthanol. Donc 0,50 mol, une-demi mole, pèse la moitié. La masse est en effet donnée par m = n.M = 0,50.46,0 = 23 g.