CHAPITRE 7 : CONCENTRATION ET QUANTITE DE MATIERE.

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1 CHAPITRE 7 : CONCENTRATION ET QUANTITE DE MATIERE. I-LA FACON DE COMPTER DES CHIMISTES 1- De la concentration massique au nombre de molécules : Situation problème : Pour obtenir des performances optimales, les sportifs doivent surveiller leur glycémie (mesure de la quantité de glucose dans le sang) : une glycémie trop basse est signe de fatigue. Ils sont donc régulièrement soumis à des analyses sanguines dont les résultats sont souvent exprimés en concentrations massiques. - Glycémie à jeun 1,2 g.l -1 - Cholestérol total.1,86 g.l -1 Investigation : Un litre de sang prélevé contient-ils plus de molécules de glucose que de cholestérol? Proposer des idées : Recherche de validation : Etude de document Observer le tableau ci dessous Formules glucose C 6 H 12 O 6 cholestérol C 27 H 46 O Masse atomique Carbone 1,99 x10-23 g (masse d un atome) Hydrogène 1,66 x10-24 g oxygène 2,65 x10-23 g 1) Quelle est la masse d une molécule de glucose? Page 1 sur 10

2 2) Quelle est la masse d une molécule de cholestérol? 3) Quel est le nombre de molécules de chaque espèce contenues dans un litre de sang prélevé? 4) La concentration massique est-elle un bon indicateur du nombre de molécules dans une solution? 2- Du nombre de molécules à la mole Situation problème : Les analyses sanguines mentionnent souvent deux concentrations différentes pour une espèce donnée : la concentration massique, qui s exprime en g.l -1 et la concentration molaire en mmol.l -1. L unité mmol.l -1 se lit «millimole par litre» et représente un millième de mole par litre. Que représente une Investigation mole? Recherche de validation Extrait de l analyse de sang présentant les deux concentrations. - Glycémie à jeun 1,2 g.l -1.6,67 mmol.l -1 - Cholestérol total.1,86 g.l -1.4,81mmol.L -1 1) Déterminer la masse d une mole de glucose. Page 2 sur 10

3 2) Déterminer la masse d une mole de cholestérol. 3) En déduire le nombre de molécules dans une mole de glucose. 4) En déduire le nombre de molécules dans une mole de cholestérol. 5) Commenter le résultat Pour conclure Dans la vie de tous les jours, il est d usage de compter les objets en les regroupant par paquets (boites de 12 œufs, paquet de 8 yaourts..). Le chimiste procède de la même façon en regroupant les entités d une même espèce chimiques. 1) Quelle définition peut on donner de la mole?.... 2) Quel nombre d entités une mole contient-elle? 3) Que représente la concentration molaire en espèce chimique d une solution? II-MOLE ET CONCENTRATION MOLAIRE : 1- L unité de quantité de matière : Pour dénombrer les atomes, les molécules ou les ions contenus dans un échantillon de matière, le chimiste les regroupe par paquets qu il appelle. Une mole est un paquet de.. entités chimiques identiques Ce nombre d entité porte le nom d Avogadro et est noté : N A Page 3 sur 10

4 La.d une espèce chimique représente le nombre de moles contenues dans un échantillon de cette espèce. Par convention, elle est notée avec la lettre.. et s exprime en. de symbole. Remarque : la mole de symbole est l unité de quantité de matière adaptée à notre échelle. On utilise également un sous-multiple de la mole : la millimole : 1 mmol= 10-3 mol. Dans 1 mol de cuivre il y a N A = atomes de cuivre Dans 2 mol d eau il y a.. molécule d eau Dans 0.5 mol d ion il y a..ion.. De façon générale, dans n mol d entités chimiques il y a N =.entités chimiques Exemple 1: Un morceau de fer contient N= atomes. a- Calculer la quantité de matière correspondante b- La quantité de soufre d un échantillon est égale à 0.12 mol. Calculer le nombre d atomes de soufre contenus dans cet échantillon. Exemple2 : III- MASSE MOLAIRE 1- Masse molaire atomique : Page 4 sur 10

5 2- Masse molaire moléculaire M: Exemple : Calculer la masse molaire de la molécule de formule C 3 H 6 O. Exemple : Compléter le tableau ci-dessous Nom Formule Masse molaire M méthane ammoniac Eau Dioxyde de carbone 3- Masse molaire ionique : La masse molaire ionique est la masse La masse des électrons étant.. devant celle de l atome, la masse molaire d un ion monoatomique est considéré comme égale à la masse. Exemple : Entités chimiques Na Na + Cl Cl - - MnO 4 Masse molaire KMnO 4 SO 4 2- Page 5 sur 10

6 IV- COMMENT DETERMINER UNE QUANTITE DE MATIERE, 1- Relation entre masse et quantité de matière : D après la définition de la masse molaire M, 1 mol d espèce chimique de masse molaire M pèse M g 2 mol d espèce chimique de masse molaire M pèse n mol d espèce chimique de masse molaire M pèse Exercice d application : Pour aller plus loin :.,, Page 6 sur 10

7 2- Concentration massique et concentration molaire : La concentration massique d une espèce chimique est la masse de cette espèce chimique dissoute dans un litre de solution. La concentration massique notée t (ou c m )en espèce chimique de masse molaire M d une solution s exprime par la relation : La concentration molaire d une espèce chimique est la quantité de cette espèce chimique dissoute dans un litre de solution La concentration molaire notée c en espèce chimique de masse molaire M d une solution est : Remarque : Relation entre c m, c et M V- PREPARATION D UNE BOISSON PRINCIPE : Les boissons réhydratantes, utiles durant l effort, sont d autant plus efficaces que leur concentration molaire en nutriments est proche de celle du plasma sanguin. Par dissolution ou dilution de sucre et de sel dans de l eau, on prépare une telle solution. MISE EN ŒUVRE AU LABORATOIRE : Produits : saccharose et glucose solide solution S de chlorure de sodium à 5, mol L -1. OBJECTIF : On désire préparer 100 ml de 3 solutions de boisson réhydratante dont les compositions sont indiquées dans le tableau ci-dessous Solution 1 glucose Solution 2 saccharose Solution 3 Chlorure sodium Formule C 6 H 12 O 6 C 12 H 22 O 11 NaCl Concentration (mmol.l -1 ) Masse Molaire (g mol -1 ) n de m Page 7 sur 10

8 Préparation des solutions 1 et 2 : DISSOLUTION 1-a-Déterminer les quantités de matières de glucose et de saccharose contenues dans la solution : 1-b- En déduire les masses de glucose et de saccharose à prélever Pour préparer une solution, il faut dissoudre un composé appelé soluté dans un solvant. Pour une solution aqueuse, le solvant est l'eau. 1. Poser la capsule sur la balance, effectuer la tare. Peser précisément la masse du soluté en se servant d'une spatule propre et sèche. 2. Introduire le solide dans une fiole jaugée en se servant d'un entonnoir. 3.Rincer la capsule et l'entonnoir avec l'eau distillée. 4.Remplir la fiole jaugée au 2/3 avec de l'eau distillée et agiter pour dissoudre le solide. 5. Ajouter de l'eau distillée jusqu'au trait de jauge. Agiter pour homogénéiser la solution. Préparation de la solutions 3 : DILUTION 2-a-Quelle quantité de matière de Chlorure de sodium la solution à préparer contient-elle? 2-b- En déduire le volume de solution S à pipeter Page 8 sur 10

9 2-c- Pour préparer la solution S on dispose de la verrerie représentée ci-dessous. Laquelle doiton choisir? Nom de la verrerie Eprouvette graduée Pipette jaugée Pipette graduée représentation propriétés Permet de prélever un volume de solution qui n a pas besoin d être précis Permet de prélever des volumes très précis de solution.les pipettes ont une contenance fixe (5,0 ml ; 10 ml ; 20 ml) Permet de prélever des volumes assez précis de valeur quelconque de solution 2-d-Quel est le facteur de dilution? L ESSENTIEL : Page 9 sur 10

10 Exercices d application : 1 2 Autoévaluation Connaissances à acquérir : Savoir qu une solution peut contenir des molécules ou des ions Savoir que la concentration d une solution en espèce dissoute peut s exprimer en g.l -1 ou en mol.l -1 Connaître et exploiter l expression de la concentration molaire ou massique d une espèce moléculaire ou ionique dissoute. Capacités à maîtriser : Connaître et exploiter l expression de la concentration molaire ou massique d une espèce moléculaire ou ionique dissoute Calculer une masse molaire moléculaire à partir des masses molaires atomiques Déterminer une quantité de matière connaissant la masse d un solide. Elaborer un protocole de dilution et de dissolution. Ces compétences sont dans le Si problème faire exercices N Page 10 sur 10

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