Les bases de la chimie : mole, solutions et réactions
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La quantité de matière et la mole
En chimie, la matière est mesurée en quantité de matière. Le symbole est n et l'unité est la mole (mol). La mole est un regroupement d'un nombre donné d'entités élémentaires.
Masse molaire et masse volumique
La masse molaire est la masse d'une mole d'un élément ; elle se symbolise par M et son unité est le g/mol. La masse molaire d'une molécule est la somme de chacune des masses molaires des atomes qui la constituent.
La masse volumique est une grandeur qui lie le volume d'un liquide et sa masse. La densité est une grandeur qui dépend de la masse volumique. La masse volumique et la densité sont égales numériquement, mais la densité est une grandeur sans unité.
Solutions et dilution
Une solution est un mélange d'une espèce chimique (appelée soluté) dans un grand volume de liquide (appelé solvant). Le soluté est toujours présent en petites quantités. La concentration molaire est la quantité de matière par unité de volume.
Diluer une solution, c'est augmenter le volume du solvant sans changer la quantité de matière du soluté :
- La solution que l'on veut diluer s'appelle solution mère.
- Les solutions obtenues sont appelées solutions filles.
Le volume molaire d'un gaz est le volume occupé par 1 mole de ce gaz dans des conditions données.
La réaction chimique
La réaction chimique est un modèle qui permet de représenter la transformation d'un système qui évolue d'un état initial vers un état final. Les espèces de l'état initial sont appelées réactifs et celles de l'état final sont appelées produits.
Équation chimique et avancement
L'équation chimique indique dans quelles proportions les réactifs sont consommés et les produits sont formés. La flèche indique le sens de l'évolution. Les nombres qui précèdent les molécules sont appelés coefficients stœchiométriques. Ils sont choisis selon deux lois :
- La loi de conservation des éléments chimiques.
- La loi de conservation des charges.
L'étude des réactions chimiques permet de déterminer les quantités de matière des produits apparus et des réactifs restants. L'avancement est une grandeur qui permet de prévoir les quantités de substances à l'état final, mais aussi au cours de la réaction.
Le tableau d'avancement est un résumé de la transformation chimique présentant les quantités de matière des réactifs et des produits à différents instants. Le réactif limitant est celui qui disparaît complètement à la fin de la réaction. L'avancement final correspond à l'avancement du réactif limitant, appelé avancement maximal.