La masse molaire atomique d un élément correspond à la masse d une mole d atomes de cet élément. On la note M et elle s exprime en g mol 1.

Transcription

1 hapitre 5 : ocetratio d ue solutio et quatité de atière (hiie SANTÉ et SPORT) Objectifs : Savoir qu ue solutio cotiet des olécules ou des ios. Savoir que la cocetratio d ue solutio e espèce dissoute peut s exprier e g L ou e ol L. oaître et exploiter l expressio des cocetratios assique et olaire d ue espèce oléculaire ou ioique dissoute. alculer ue asse olaire oléculaire à partir des asses olaires atoiques. Déterier ue quatité de atière coaissat la asse d u solide. Savoir que, à pressio et à tepérature doées, u obre doé de olécules occupe u volue idépedat de la ature des gaz. I. Qu est-ce qu ue quatité de atière? Pour passer d échelle du icroscopique (atoes, olécules, ios ) à otre échelle (systèe acroscopique), le chiiste a «regroupé» les etités chiiques idetiques sous fore de «paquet». U «paquet» cotiet N N A 6, etités icroscopiques idetiques. N A s appelle la costate ou obre d AOGADRO et o a : N A 6, ol 1 E chiie o a itroduit ue ouvelle gradeur qui peret de relier le icroscopique (où le obre d atoes ios ou olécules d u échatillo est très élevé) au acroscopique (la asse ou le volue, plus accessible à otre échelle) : c est la quatité de atière :. La quatité de atière s exprie e ole, dot le sybole est ol. Elle correspod au «obre de paquets coteat chacu 6, etités idetiques». 1 ole d etités icroscopiques (atoes, olécules, ios ) est la quatité de atière d u systèe coteat N A 6, etités icroscopiques idetiques. Si N est le obre d etités icroscopiques (atoes, olécules, ios ) coteu das u systèe acroscopique alors o peut écrire la relatio suivate : N N A N, sas uité, obre d etités icroscopiques (atoes, ios, olécules ), e ol, la quatité de atière N A, e ol 1, la costate d Avogadro Quel est le obre de olécules qu il y a das 2,0 ol d eau? N 2,0 6, , olécules d eau. II. Qu est ce que la asse olaire? II.1. Masse olaire atoique et asse olaire ioique La asse olaire atoique d u éléet correspod à la asse d ue ole d atoes de cet éléet. O la ote M et elle s exprie e g ol 1. Elle se trouve das la classificatio périodique des éléets ou elle est doée das les éocés. Idiquer la asse olaire des atoes suivats : M () 12,0 g ol M(H) 1,0 g ol M(N) 14,0 g ol M(O) 16,0 g ol La asse olaire d u io (ioique) est égale à la asse olaire de l atoe correspodat (car la asse des électros est très faible devat celle de l atoe) M ( Fe ) M ( Fe ) 55,8 g ol La asse olaire correspod à la asse «d u paquet» de 6, idetiques. etités icroscopiques

2 II.2. Masse olaire oléculaire La asse olaire oléculaire correspod à la asse d ue ole de olécules idetiques. O la ote égaleet M et elle s exprie aussi e g ol 1 (grae par ole). Elle se calcule à partir de la asse olaire atoique des atoes qui costituet la olécule. alculer la asse olaire du saccharose de forule 12 H 22 O 11. M ( 12 H 22 O 11 ) 12 M() + 22 M(H) + 11 M(O) 12 12, , ,0 342,0 g ol III. oet déterier des quatités de atières? III.1. Relatio etre quatité de atière () et asse () Pour u échatillo e coteat qu u seul type d espèces chiiques oté, la relatio qui lie la quatité de atière à sa asse est :, e ol, la quatité de atière de l espèce chiique M(), e g, asse de l échatillo coteat l espèce chiique M(), e g ol 1, asse olaire de l espèce chiique Quelle est la quatité de atière d ue asse 12H22O 34,2 g de saccharose ( H 22 O 11 )? 34,2 12H22O11 0,100 ol 12H22O 11 M( H O ) 342, III.1. Relatio etre quatité de atière () d u liquide et volue du liquide () Das le cas des liquides, il est plus pratique d accéder à des volues. Aisi il est écessaire de coaître la asse voluique du liquide. La asse voluique d u échatillo correspod au rapport de sa asse par le volue qu il occupe, e g L 1, la asse voluique du liquide, e g, asse de l échatillo liquide, e L, volue de l échatillo liquide eau, liquide 1,00 g c 1,00 g L 1 ce qui sigifie qu u volue 1,0 c 3 1,0 L d eau liquide équivaut à ue asse 1,0 g cyclohexae 0,77 g c 0,77 g L 1 ce qui sigifie qu u volue 1,0 c 3 1,0 L de cyclohexae équivaut à ue asse 0,77 g O e déduit que la asse du liquide a pour expressio Or pour u échatillo coteat u type d espèces chiiques liquides o a doc : M() M(), e ol, la quatité de atière de l espèce chiique liquide, e g L 1, la asse voluique de l espèce chiique liquide M(), e g ol 1, asse olaire de l espèce chiique liquide, e L, volue de l espèce chiique liquide alculer la quatité de atière d u volue voluique H ,79 g L : H 6 12 H 6 12 H 6 12 M( 6 H 12 ) H 6 12 ( 6 12, ,0) 10 L de cyclohexae ( 6 H 12 ) de asse 0, ,094 ol

3 I. as des gaz. I.1. Qu est-ce que le volue olaire d ue espèce chiique? Le volue olaire d ue espèce chiique gazeuse, oté, est le volue occupé par ue ole de cette espèce gazeuse. Il s exprie e L ol 1. Le volue olaire d u gaz e déped pas de sa ature ais déped de sa pressio et de sa tepérature. Tous les gaz ot le êe volue olaire pour ue pressio et ue tepérature doée. I.2. Relatio etre volue () et volue olaire ( ) d u gaz. La relatio qui lie le volue total () d u gaz à so volue olaire ( ) est la suivate : gaz gaz Quel est le volue qu occupe gaz, e L, volue de l échatillo gazeux gaz, e ol, la quatité de atière de gaz, e L ol 1, volue olaire des gaz O 2 3,0 ol de O 2,(g) das les coditios de pressio et de tepérature où le volue olaire des gaz vaut 24,0 L ol 1? 3, 0 24, 0 72 L O2 O2. Qu est-ce qui caractérise ue solutio?.1. Solutio oléculaire et solutio ioique Ue solutio est obteue e dissolvat ue espèce chiique appelé soluté das u solvat. Le solvat est toujours préset e très grade quatité par rapport au soluté. Si le solvat est de l eau o obtiet alors ue solutio aqueuse. Si le solvat est ue olécule orgaique o parle de solutio orgaique ( cyclohexae, acétoe ). Le soluté se dissout das le solvat : soit e doat ue espèce oléculaire, das ce cas o dit qu o a ue solutio oléculaire. ue solutio de saccharose 12 H 22 O 11 (le saccharose reste sous fore de olécules de 12 H 22 O 11 das l eau), ue solutio d eau iodée (le diiode I 2 reste sous fore de olécules I 2 das l eau) soit e doat des ios, das ce cas o dit qu o a ue solutio ioique. ue solutio de soude (les pastilles de soude NaOH doet des ios Na + et HO das l eau), ue solutio de chlorure de sodiu (les cristaux de sel Nal doet des ios Na + et l das l eau) Das tous les cas les solutios oléculaires ou ioiques sot électriqueet eutres! si o dissout das l eau du chlorure de fer III de forule Fel 3 alors il se fore ue solutio ioique qui cotiet des ios Fe 3+ et des ios l ais la solutio cotiet 3 fois plus d ios l que d ios Fe 3+ (1 io Fe 3+ pour 3 ios l )..2. ocetratio assique d ue espèce e solutio La cocetratio assique, otée (), d ue espèce chiique e solutio s exprie par la relatio suivate : () (), e g L, cocetratio assique de l espèce, e g, asse de l espèce dissoute, e L, volue das lequel se trouve l espèce dissoute Quelle est la cocetratio assique de 4,0 g de soude (NaOH) das 500 L d eau? NaOH 4,0 (NaOH) 8, 0 g L

4 .3. ocetratio olaire d ue espèce e solutio La cocetratio olaire, otée (), d ue espèce chiique e solutio s exprie par la relatio suivate : () (), e ol L, cocetratio olaire de l espèce, e ol, quatité de atière de l espèce dissoute, e L, volue das lequel se trouve l espèce dissoute Que vaut la cocetratio olaire de 0,1 ol de soude (NaOH) das 500 L d eau? 0,10 (NaOH) NaOH 0, 20 ol L Lie etre cocetratio olaire () et cocetratio assique () d ue espèce chiique : (), e g L, cocetratio assique de l espèce () () M() (), e ol L, cocetratio olaire de l espèce M(), e g ol, asse olaire de l espèce Que vaut la cocetratio olaire d ue solutio de soude de cocetratio assique 8,0 g L sachat que M (NaOH) 40,0 g ol? (NaOH) 8, 0 (NaOH) 0, 20 ol L M(NaOH) 40,0 I. oet préparer ue solutio? I.1. Par dissolutio d u solide La préparatio d u volue d ue solutio peut se faire par dissolutio d u solide das u solvat (très souvet l eau). Les différetes étapes de la préparatio sot : 1) Itroduire le solide das la fiole jaugée de volue 2) Ricer de la coupelle qui coteait le solide avec u peu d eau distillée 3) Ajouter l eau distillée das la fiole jaugée jusqu au 2/3 du volue fial. 4) Agiter jusqu à dissolutio coplète du solide 5) opléter la fiole avec de l eau distillée à la pissette 6) Ajuster le iveau au trait de jauge avec précisio à l aide d ue pipette Pasteur (le bas du éisque doit coïcider avec le trait de jauge) puis hoogééiser. I.2. Par dilutio À partir d ue solutio cocetrée d ue espèce chiique de cocetratio olaire () et assique () o peut obteir ue solutio diluée de cette êe espèce de cocetratio olaire () ou assique (). La solutio la plus cocetrée est appelée solutio ère tadis que la solutio diluée est appelée solutio fille. O a doc : () < () et () < () La éthode de préparatio d u volue () d ue solutio fille par dilutio est la suivate : 1) erser u peu de solutio ère das u bécher 2) Itroduire la propipette sur la pipette jaugée ou graduée de volue et coditioer la pipette avec la solutio ère. 3) Prélever le volue () de solutio ère de cocetratios () et () à l aide de la pipette 4) L itroduire das la fiole jaugée de volue 5) Ajouter l eau distillée das la fiole jaugée jusqu au 2/3 du volue fial. 6) Agiter jusqu à dissolutio coplète du solide 7) opléter la fiole avec de l eau distillée à la pissette 8) Ajuster le iveau au trait de jauge avec précisio à l aide d ue pipette Pasteur (le bas du éisque doit coïcider avec le trait de jauge) puis hoogééiser.

5 I.3. Dilutio et coservatio de la asse ou de la quatité de atière Lors d ue dilutio, la quatité de atière et la asse se coservet! O a doc : i f () () () () Et i f () () () () () () () Solutio ère Eau Solutio fille () () () Quel volue (NaOH) de solutio ère de soude de cocetratio olaire 0,20 ol L pour préparer 20 L d ue solutio de soude de cocetratio olaire 0,05 ol L? O idetifie les doées du problèe Solutio ère (NaOH) 0,20 ol L (NaOH)? Solutio fille (NaOH) 0,05 ol L (NaOH) 20 L Lors d ue dilutio il y a coservatio de la quatité de atière doc : (NaOH) '(NaOH) (NaOH) (NaOH) '(NaOH) '(NaOH) Le volue de solutio fille est (NaOH) 20 L L. Il faut doc prélever u volue (NaOH) de solutio ère : '(NaOH) '(NaOH) 0, (NaOH) 5,0 10 L 5,0L (NaOH) 0, 20