Concepts Fondamentaux de la Chimie : Mole, Solutions et Liaisons
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Qu'est-ce qu'une quantité de matière et calcul de masse
Le calcul de la masse d'un atome de Fer (Fe) est donné par :
m(Fe) = A × mnucléon = 56 × 1,67 × 10-27 kg = 9,36 × 10-26 kg
La Mole
La mole est l'unité de la quantité de matière. Une quantité de matière sera notée n.
Une mole d'atomes, de molécules ou d'ions est la quantité de matière d'un système contenant 6,02 × 1023 entités.
La Constante d'Avogadro (NA)
La constante d'Avogadro donne le nombre d'entités élémentaires qu'il y a dans une mole :
- NA = 6,02 × 1023 mol-1.
Comment a-t-elle été obtenue ?
NA est le nombre d'atomes de carbone 12 (qui possède 12 nucléons) contenus dans un échantillon de masse de 12 g.
NA = N = (12 × 10-3 kg) / (12 × 1,67 × 10-27 kg) ≈ 6,00 × 1023 mol-1.
Le nombre d'atomes, molécules ou d'ions contenus dans un système est proportionnel à la quantité de matière correspondante, suivant la relation :
Relation entre n, N et NA
La relation est : N = n × NA, ce qui implique n = N / NA.
- n : quantité de matière (en mol)
- N : nombre d'entités (sans unité)
- NA : constante d'Avogadro (en mol-1)
Définition d'une Solution
Lorsqu'une espèce chimique (solide, liquide ou gazeuse) est dissoute en petite quantité dans un liquide, on obtient une solution.
- L'espèce chimique dissoute est le soluté.
- Le liquide est le solvant.
- Lorsque le solvant est l'eau, on parle de solution aqueuse.
Propriétés des Solutions
Solution moléculaire
Le soluté est sous forme de molécules en solution. Exemple : solution de saccharose, qui contient des molécules de saccharose (C12H22O11) et des molécules d'eau.
Solution ionique
Le soluté peut être constitué d'ions. Exemple : solution de chlorure de sodium (NaCl), qui contient des ions Na+ et Cl-.
Solution homogène
Lorsqu'un soluté solide se dissout complètement dans le solvant.
Solution saturée
Lorsque le soluté introduit n'est pas totalement dissous dans le solvant.
Concentration d'une Solution
Qu'est-ce qu'une concentration ?
La quantité de soluté introduite dans le solvant est caractérisée par une grandeur appelée concentration.
Les deux types de concentration
- La concentration massique (Cm)
- La concentration molaire (C)
La Masse Molaire (M)
Définition
La masse molaire atomique M d'un élément est la masse d'une mole d'atomes de cet élément. Elle tient compte des proportions des différents isotopes naturels.
Elle s'exprime en gramme par mole (g.mol-1).
Relation entre concentration molaire et massique
La relation entre concentration molaire (C) et concentration massique (Cm) est donnée par :
Cm = C × M
(Note : La masse m est aussi donnée par m = n × M)
Préparation des Solutions
Par dissolution
La dissolution consiste à dissoudre une masse (m) de soluté dans l'eau distillée afin d'obtenir un volume (V) donné de solution. Pour cela, il faut déterminer la masse de soluté à dissoudre en utilisant les relations appropriées.
Par dilution d'une solution concentrée
La dilution consiste à ajouter de l'eau distillée à une solution aqueuse afin d'obtenir une solution moins concentrée.
La solution concentrée est appelée solution mère. La solution obtenue après dilution est la solution fille.
Pour cela, il faut prélever un volume Vmère de solution mère à diluer.
Les Molécules et les Liaisons Chimiques
Qu'est-ce qu'une molécule ?
Par définition, une molécule est l'association de plusieurs atomes identiques ou différents liés entre eux, formant un ensemble électriquement neutre.
Les liaisons
Dans une molécule, les atomes sont maintenus ensemble par des "liaisons", ce qui permet d'obtenir un édifice stable qui ne peut être modifié que lors d'une transformation chimique.
La liaison covalente
Dans une molécule, lorsque deux atomes voisins mettent en commun un électron externe chacun, il se forme une liaison simple appelée liaison covalente.
Elle est représentée par un tiret : A—B (atomes).
Les deux électrons mis en commun, localisés entre les deux atomes, sont compatibles dans la structure électronique de chaque atome. Ils permettent ainsi à chacun de ces atomes de satisfaire la règle de stabilité électronique (duet et octet) à laquelle il obéit.