Quantités de matière Équilibres et réactivité I Chapitre 1 Quantités chimiques Quantités de matière Équilibres et réactivité MOOC-TitleI
Quantités de matière Quantité physique masse m [kg] Quantité chimique nombre d atomes ou de molécules n [ - ] Quantités de matière Masse de l atome A Z Isotope 12 C 6 Nombre de masse A : nombre de nucléons Numéro atomique Z : nombre de protons du noyau Cations (ions positifs): nb. d électrons < Z Anions (ions négatifs): nb. d électrons > Z
Quantités de matière Unité de masse atomique Particule Symbole Charge relative * Masse [ kg ] électron e 1 9,1094 10 31 proton p + 1 1,6726 10 27 neutron n 0 1,6749 10 27 * en multiples de la charge élémentaire du proton q = 1,6022 10 19 A s Unité de masse atomique relative [ u.m.a. ou Da ] = 1 / 12 de la masse atomique de l isotope 12 C du carbone. 1 u.m.a = 1 Da = 1,66054 10 27 kg. E = m c 2 défaut de masse Δm = E liaison nucléaire / c 2. Quantités de matière Abondance isotopique Masse atomique d un isotope m i [ Da ] Masse atomique d un élément naturel : m nat = s i m i abondance i 100 H : m nat. = 1,0079 Da C : m nat. = 12,0107 Da O : m nat. = 15,9994 Da Isotope Abondance naturelle (% atomique) Masse [ Da ] 1 H 99,985 1,0078 2 H 0,015 2,0141 12 C 98,9 12,0000 13 C 1,1 13,0034 16 O 99,762 15,9949 17 O 0,038 16,9991 18 O 0,200 17,9992
Quantités de matière Éléments naturels 6 6 C 12.0107 Quantités de matière Masse molaire Par définition, une mole [ mol ] d un élément contient le même nombre N A d atomes que 12 g exactement de 12 C pur. Amedeo Avogadro (1776-1856) N A est appelé le nombre d Avogadro. Sa valeur est N A = 6.02204531 10 23 mol 1. Jean-Baptiste Perrin (1870-1942) Nobel 1926
Quantités de matière Masse molaire Par définition, une mole [ mol ] d un élément contient le même nombre N A d atomes que 12 g exactement de 12 C pur. Amedeo Avogadro (1776-1856) N A est appelé le nombre d Avogadro. Sa valeur est N A = 6.02204531 10 23 mol 1. Par définition, la masse molaire M [ g mol 1 ] d un atome est la masse (exprimée en g) d une mole de cet atome. : Masse de 1 mol d atomes 12 C Jean-Baptiste Perrin (1870-1942) Nobel 1926 M ( 12 C) = 12 Da N A = 12 1,66054 10 27 kg 6,02204 10 23 mol 1 M ( 12 C) = 1,2000 10 2 kg mol 1 = 12,000 g mol 1. Quantités de matière Molécules Molécules Une mole [ mol ] d un composé moléculaire contient N A molécules. La masse molaire M [ g mol 1 ] d un composé moléculaire est la masse d une mole de celui-ci.
Quantités de matière Formule moléculaire Atomes constitutifs d une molécule: a atomes de A, b atomes de B, c atomes de C, d atomes de D, Formule moléculaire : A a B b C c D d Masse molaire d une molécule: M = n i M (E i ) i Quantités de matière Atomes constitutifs d une molécule: a atomes de A, b atomes de B, c atomes de C, d atomes de D, Formule moléculaire : A a B b C c D d Masse molaire d une molécule: M = n i M (E i ) i : Molécule de glutamine 5 atomes C, 10 atomes H, 2 atomes N et 3 atomes O Formule moléculaire de la glutamine: C 5 H 10 N 2 O 3. Masse molaire de la glutamine: M = 5 M(C) + 10 M(H) + 2 M(N) + 3 M(O) M = 5 12,011 + 10 1,008 + 2 14,001 + 3 15,999 = 146,134 g mol 1.
Quantités de matière Formule brute Formule brute d un composé : Indique le nombre relatif d atomes de chacun des éléments constitutifs d un composé. Cl Na + s: Le benzène a pour formule moléculaire C 6 H 6. Sa formule brute est simplement CH. Le sel de cuisine est composé d autant d ions Na + que d ions Cl. Sa formule brute est NaCl. Quantités de matière Concentrations physiques Concentration (grandeur physique) Masse volumique ρ [ kg m 3 ] : masse de matière par unité de volume. Concentration massique ρ i [ g L 1 ] (ou masse volumique partielle): masse d un composant i par litre de mélange. Fraction massique [ - ] : % en masse, ppm.
Quantités de matière Concentrations chimiques Concentration molaire c i [ mol L 1, M ] : c i V 5 10 4 mol de CuSO 4 dissout dans 39 ml de solution aura pour concentration molaire c = 5 10 4 mol / 39 10 3 L = 1,28 10 2 M. Quantités de matière Concentrations chimiques Concentration molaire c i [ mol L 1, M ] : c i V 5 10 4 mol de CuSO 4 dissout dans 39 ml de solution aura pour concentration molaire c = 5 10 4 mol / 39 10 3 L = 1,28 10 2 M. Concentration molale c mi [ mol kg 1, m ] : c m i m solvant 5 10 4 mol de CuSO 4 dissout dans 40 g d eau aura pour concentration molale c m = 5 10 4 mol / 40 10 3 kg = 1,25 10 2 m.
Quantités de matière Concentrations chimiques Concentration molaire c i [ mol L 1, M ] : Concentration molale c mi [ mol kg 1, m ] : c i V 5 10 4 mol de CuSO 4 dissout dans 39 ml de solution aura pour concentration molaire c = 5 10 4 mol / 39 10 3 L = 1,28 10 2 M. c m i m solvant 5 10 4 mol de CuSO 4 dissout dans 40 g d eau aura pour concentration molale c m = 5 10 4 mol / 40 10 3 kg = 1,25 10 2 m. Fraction molaire x i [ - ] : x i n total Quantités de matière Équilibres et réactivité MOOC-TitleI