Concept de mole et équation chimique

CONCEPT DE MOLE

Les dimensions atomiques et moléculaires étant de l'ordre du dixième de nanomètre, cela implique qu'à l'échelle du gramme, le nombre d'atomes ou de molécules présents dans la matière est immense. Ainsi, plutôt que de manipuler des nombres très grands pour quantifier la matière à l'échelle du gramme, les chimistes et physiciens ont adopté une unité plus commode, la mole, de symbole $\rm mol$.

Une mole d'entités chimiques contient $6,02214086 \cdot 10^{23}$ de ces entités. Ce nombre correspond à la constante d'Avogadro $\rm N_A$ et est définie comme le nombre d'atomes de carbone présents dans $12$ grammes de carbone $12$. Ainsi, une mole de carbone $12$ contient $6,02214086 \cdot 10^{23}$ d'atomes de carbone, dont la masse vaut $12$ grammes. La masse molaire du carbone $12$ vaut donc $\rm 12~g.{mol}^{-1}$.

On désigne par $\rm n$, une quantité de matière exprimée en moles :

• Si $\rm N$ est le nombre d'éléments d'un échantillon : $\displaystyle \rm n=\frac{N}{N_A}$ 
• Si $\rm m$ est la masse de l'échantillon et $\rm M$ sa masse molaire : $\displaystyle \rm n = \frac{m}{M}$
• Si $\rm V$ est le volume d'un échantillon de gaz et $\rm V_m$ son volume molaire : $\displaystyle \rm n= \frac{V}{V_m}$ 
• Si $\rm C$ est la concentration molaire d'un échantillon dissous dans un volume $\rm V$ de solution :

$$\rm n=C \times V$$

ÉQUATION CHIMIQUE

Une équation chimique symbolise les proportions selon lesquelles les réactifs réagissent pour former les produits au cours d'une transformation chimique. Elle porte aussi le nom d'équation de réaction ou équation-bilan.

Par exemple, si deux réactifs $\rm A$ et $\rm B$ réagissent pour former deux produits $\rm C$ et $\rm D$, l'équation chimique s'écrit sous la forme :

$$\rm aA + bB = cC + dD$$

$\quad$ $\rm A$, $\rm B$, $\rm C$ et $\rm D$ sont les formules chimiques des réactifs et des produits.
$\quad$ $\rm a$, $\rm b$, $\rm c$ et $\rm d$ sont des coefficients stœchiométriques qui indiquent dans quelles proportions les acteurs de la réaction interviennent. Ce sont des nombres entiers, les plus petits possibles. Si $\rm n_A$, $\rm n_B$, $\rm n_C$  et $\rm n_D$ désignent respectivement les quantités de matière des espèces $\rm A$, $\rm B$, $\rm C$ et $\rm D$, alors l'égalité suivante s'applique :

$$\displaystyle \rm \frac{n_A}{a} = \frac{n_B}{b} = \frac{n_C}{c} = \frac{n_D}{d}$$

Au cours d'une transformation chimique :

• Les éléments chimiques sont conservés : ils ne peuvent ni être créés ni être détruits. Ils sont seulement réarrangés dans l'espace pour former de nouvelles molécules. Ainsi, des réactifs disparaissent et des produits apparaissent ;
• La quantité de matière et la masse de chaque élément chimique des réactifs sont égales à celles des produits ;
• L'état des éléments peut changer. On indique l'état solide par $\rm (s)$, l'état liquide par $\rm (l)$ et l'état gazeux par $\rm (g)$. Lorsque l'élément est solvaté par de l'eau, on indique $\rm (aq)$.