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La quantité de matière et les calculs associés
Définition de la quantité de matière
La quantité de matière $\rm n$ (en $\rm mol$) est utilisée pour dénombrer les entités (atomes, molécules, ions). On écrit : $\rm \displaystyle n = \rm \frac{N}{N_A}$ avec $\rm N$ nombre d'entités et $\rm N_A$ constante d'Avogadro avec $\rm N_A = 6,02\cdot 10^{23} ~mol^{-1}$.
Masses molaires
La masse molaire atomique $\rm M$ en $\rm g.mol^{-1}$ d'un élément est la masse d'une mole d'atomes de cet élément. On écrit $\rm M = N_A \times \cal m$ avec $\rm m$ masse de l'entité en $\rm g$. On trouve les valeurs des masses molaires atomiques dans le tableau périodique.
La masse molaire moléculaire $\rm M$ en $\rm g.mol^{-1}$ d'un élément est la masse d'une mole de molécules : elle est égale à la somme des masses molaires atomiques de tous les atomes qui constituent la molécule.
Volume molaire
Le volume molaire $\rm V_m$ d'une espèce à l'état gazeux est le volume occupé par une mole de gaz à températures fixées. À $\rm 20°C$ et $\rm 1013~ hPa$, le volume occupé par une mole de gaz est $\rm V_m = 24,0~L.mol^{-1}$.
Calculs des quantités de matière
À partir de la masse d'une espèce chimique
La quantité de matière $\rm n$ (en mol) d'une espèce chimique de masse $\rm m$ (en $\rm g$) et de masse molaire $\rm M$ (en $\rm g.mol^{-1}$) est :
$$\rm n = \dfrac{m}{M}$$
À partir du volume d'un échantillon
La quantité de matière $\rm n$ (en mol) d'un gaz de volume $\rm V$ en $\rm L$ est :
$$\rm n = \frac{V}{V_m}$$
À partir du volume d'un corps pur
$$\rm n = \dfrac{m}{M} = \rm \dfrac{\rho \times V}{M}$$
avec $\rho$ masse volumique en $\rm g.L^{-1}$.
À partir de la concentration en quantité de matière
À partir de la concentration en quantité de matière $\rm C$ d'une espèce en solution (en $\rm mol.L^{-1}$) :
$$\rm n = C \times V_{solution}$$
avec $\rm V_{solution}$ en $\rm L$.
RemarqueLa concentration en masse $\rm C_m$ s'obtient : $\rm C_m = C \times M$.
