Mole

Quantité de matière : Constante d'Avogadro

Comment les chimistes peuvent-ils mesurer les choses lorsque tout est constitué d'atomes différents et, pour compliquer les choses, d'isotopes différents de ces atomes ? Avec des moles, bien sûr !

Si nous disons que nous avons une mole d'atomes d'hydrogène, nous savons que nous avons précisément $6,02214076\times {10}^{23}$ atomes d'hydrogène. Si nous disons que nous avons deux moles de molécules d'oxygène, nous savons que nous avons $2\times 6,02214076\times {10}^{23}=1,20442815\times {10}^{24}$ molécules d'oxygène.

Et si nous disons que nous avons $9.853$ moles de molécules de méthane, nous savons que nous avons $9,853\times 6,02214076\times {10}^{23}=5,93361529\times {10}^{24}$ molécules de méthane.

Considère une mole comme une quantité comme une autre. Tout comme une paire signifie deux, ou une demi-douzaine signifie six, une mole signifie $6,02214076\times {10}^{23}$ .

Mole : unité de mesure

Les atomes sont incroyablement petits, si bien que si tu essayais de compter le nombre d'atomes dans une goutte d'eau, tu en aurais pour un bon moment. Les moles sont utilisées pour compter les atomes/molécules en "paquets", comment nous comptons les œufs par douzaine.

Qu'est-ce que la masse molaire ?

Lorsque nous mesurons des objets en vrac en grammes, nous nous référons à la masse molaire.

La masse molaire est un "terme générique" qui peut se référer soit au poids atomique, soit au poids moléculaire (dont nous parlerons plus loin).

Le poids atomique est la masse indiquée en $uma$ (unités de masse atomique) sous un élément dans le tableau périodique. Il est courant d'y faire référence en tant que masse atomique, même s'il s'agit de quelque chose de légèrement différent (ce qui prête à confusion, nous connaissons).

À titre d'exemple, voici à quoi ressemble le lithium dans le tableau périodique.

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Le numéro atomique (nombre de protons) est indiqué en haut, le symbole de l'élément au centre et le poids atomique en bas. Comment ce numéro a-t-il été déterminé ? Le poids atomique est déterminé en prenant l'abondance et la masse connues de chaque isotope et en calculant la moyenne.

Qu'est-ce que la masse atomique ?

Lorsque nous avons calculé la masse atomique, nous avons utilisé les masses atomiques de chaque isotope.

Tu te rappelles peut-être que des sources font référence au poids atomique comme à la masse atomique, mais garde à l'esprit la différence pour ne pas te tromper !

Masse moléculaire

En utilisant les masses atomiques, nous pouvons calculer la masse moléculaire.

La masse moléculaire est différente de la masse molaire.

La masse moléculaire est la somme des masses atomiques des éléments présents dans la molécule.

Comme nous l'avons mentionné précédemment, la masse atomique et le poids atomique sont souvent utilisés de manière interchangeable, de sorte que la masse molaire, la masse moléculaire et le poids moléculaire sont également souvent utilisés de manière interchangeable. Le contexte et les questions doivent donc être clairs lorsque l'on discute de ces termes ! Faites toujours attention lorsque tu lis les manuels et les problèmes pour observer si, lorsque la "masse moléculaire" est mentionnée, on parle en fait de "masse moléculaire" ou si l'on parle plutôt de "poids moléculaire".

Le poids moléculaire de l'eau peut être calculé en additionnant les masses atomiques des éléments qu'elle contient. L'eau est composée de $2$ hydrogènes et d'un oxygène, la masse atomique de l'hydrogène est de $1,01g/mol$ et la masse atomique de l'oxygène est de 16,00 g/mol. La masse moléculaire serait alors de :

$$(2\ast 1.01\frac{g}{mol})+16.00\frac{g}{mol}=18.02\frac{g}{mol}$$

Il est important de se rappeler que les masses atomiques utilisées dans les calculs ci-dessus sont des moyennes pour leur élément respectif. La valeur que nous avons calculée représente donc une masse moléculaire moyenne pour une molécule d'eau donnée. Il existe $2$ isotopes stables pour l'hydrogène et $3$ pour l'oxygène, ce qui fait que la masse moléculaire exacte d'une molécule d'eau peut varier considérablement !

Point d'ébullition

Plusieurs facteurs influencent le point d'ébullition d'une substance, l'un d'entre eux étant la masse molaire. En général, plus la masse molaire est importante, plus le point d'ébullition est élevé.

Le point d'ébullition dépend également de la masse atomique. Comme les isotopes présentent des masses différentes, ils présenteront également des points d'ébullition différents. Comme pour la tendance générale, plus la masse atomique est élevée, plus le point d'ébullition est élevé.

Les molécules suivent la même tendance générale, mais ce n'est pas parce qu'une molécule est plus lourde qu'elle présente nécessairement un point d'ébullition plus élevé.