Pour compter les atomes, les molécules ou les ions, on les regroupe donc en paquets ayant le même nombre d’éléments : la mole.
Par convention, une mole représente une quantité de matière composée d'autant d'entités qu'il y a d'atomes dans $\rm 12,0~g$ de carbone $\rm \color{red}{^{12}_6C}$
On appelle quantité de matière, le nombre de moles contenues dans un échantillon. Elle se note $n$ et s’exprime en mole (symbole : $\rm mol$).
Le nombre d'atomes contenus dans une mole de carbone $\rm \color{red}{^{12}_6C}$ est appelé nombre d'Avogadro et se note $\rm N_A$.
La masse d’un atome ou d’un ion monoatomique est donnée par :
$\rm m_{atome} = A \times m_{pucléon}$ avec $\rm A$ nombre de masse (nombre de nucléons).
Dans le cas d’une molécule, la masse de la molécule est égale à la somme des masses des atomes la constituant.
La masse molaire atomique d’un élément chimique est la masse d’une mole d’atomes de cet élément pris à l’état naturel . Elle se note $\rm M$ et s’exprime en $\rm g.mol^{-1}$.
La masse molaire moléculaire d’une substance chimique est la masse d’une mole de molécules de cette substance. Elle s’exprime en $\rm g.mol^{-1}$.
Calculs des quantités de matière :
- A partir de la masse d’une espèce chimique :
La quantité de matière $\rm n$ (en $\rm mol$) d’une espèce chimique de masse $\rm m$ (en $\rm g$) et de masse molaire $\rm M$ (en $\rm g.mol^{-1}$) est :
$\displaystyle \rm n = \frac{m}{M}$ - A partir du volume d’un échantillon :
La quantité de matière $\rm n$ (en $\rm mol$) d’un gaz de volume $\rm V$ en $\rm L$ est :
$\displaystyle \rm n = \frac{V}{V_m}$ - A partir du volume d’un corps pur :
$\displaystyle \rm n = \frac{m}{M} = \frac{\rho \times V}{M}$ avec $\rho$ masse volumique $\rho$ d’une espèce en $\rm g.L^{-1}$ - A partir de la concentration en quantité de matière $\bf C$ d’une espèce en solution (en $\bf mol.L^{-1}$) :
$\rm n = C \times V_{solution}$ avec $\rm V_{solution}$ en $\rm L$.
Remarque : La concentration en masse $\rm C_m$ s’obtient : $\rm C_m = C \times M$.
La concentration $\rm C$ en quantité de matière (en $\rm mol.L^{-1}$) d’une espèce chimique en solution est le quotient de la quantité de matière $\rm n$ de soluté (en $\rm mol$) par le volume $\rm V_{solution}$ de la solution : $\displaystyle \rm C = \frac{n}{V_{solution}}$.
La concentration en masse $\rm C_m$ de soluté (en $\rm g.L^{-1}$) s’obtient par la relation : $\rm C_m = C \times M$ avec $\rm M$ masse molaire en $\rm g.mol^{-1}$.
Au cours d’une dilution, la quantité de matière de soluté prélevée dans la solution mère $\rm n_{mère}$ est égale à la quantité de matière présente dans la solution fille $\rm n_{fille}$. On écrit $\rm n_{mère} = n_{fille}$ donc $\rm C_{mère} \times V_{mère} = C_{fille} \times V_{fille}$. On définit les facteur de dilution $\rm F$ par $\displaystyle \rm F = \frac{C_{mère}}{C_{fille}}$.
