Comment peut-on mesurer une quantité de matière ?
Objectif
On le sait, l'analyse d'une transformation en chimie va se
faire en moles puisqu'il est quasiment impossible de
manipuler un nombre inimaginable d'entités chimiques.
Cependant, la préparation de la transformation
chimique nécessite de mesurer réellement les
réactifs. Comment peut-on procéder ?
1. Mesure de la quantité de matière d'un
solide
Un solide peut se présenter sous des formes plus ou
moins fractionnées allant du bloc très
compact jusqu'à la poudre fine. La mesure d'une
quantité de matière solide va donc se faire
à l'aide d'une balance. Mais, avant toute
pesée, il faut passer de la quantité de
matière à la masse.
Ainsi, la masse m (en grammes, g) associée à la quantité de matière n (en moles, mol) se calcule grâce à la masse molaire M de l'espèce chimique considérée soit :
D'un point de vue expérimental, il faut placer le contenant (coupelle, verre de montre...) sur la balance et réaliser la tare (mise à zéro), puis ajouter progressivement le solide, de manière à atteindre la masse désirée.
Ainsi, la masse m (en grammes, g) associée à la quantité de matière n (en moles, mol) se calcule grâce à la masse molaire M de l'espèce chimique considérée soit :
Exemple :
Considérons 0,5 mole de vitamine C (formule brute : C6H8O6). La vitamine C a pour masse molaire :
Ainsi, la masse à peser correspondant à 0,5 mol est :
m(vitamine C) = 0,5 × 176 soit m(vitamine C) = 88 g.
Considérons 0,5 mole de vitamine C (formule brute : C6H8O6). La vitamine C a pour masse molaire :
Ainsi, la masse à peser correspondant à 0,5 mol est :
m(vitamine C) = 0,5 × 176 soit m(vitamine C) = 88 g.
D'un point de vue expérimental, il faut placer le contenant (coupelle, verre de montre...) sur la balance et réaliser la tare (mise à zéro), puis ajouter progressivement le solide, de manière à atteindre la masse désirée.
2. Mesure de la quantité de matière d'un
liquide
Un liquide représente un certain volume donc il faut
nécessairement connaître sa masse volumique pour déterminer
le volume de la quantité de matière à
mesurer, ou bien travailler comme
précédemment, c'est-à-dire à
partir de la masse molaire afin de déterminer la
masse à peser.
Exemple :
L'acétone (dissolvant) a pour formule brute C3H6O.
Sa masse molaire est donc :
On veut en prélever 3 moles c'est-à-dire :
soit 
En pratique, il suffit de poser
le contenant sur la balance (bêcher, ballon
à fond plat...), de réaliser la tare et de
verser l'acétone dans le récipient de
manière à obtenir 174 g.
L'acétone (dissolvant) a pour formule brute C3H6O.
Sa masse molaire est donc :
On veut en prélever 3 moles c'est-à-dire :
soit En pratique, il suffit de poser
le contenant sur la balance (bêcher, ballon
à fond plat...), de réaliser la tare et de
verser l'acétone dans le récipient de
manière à obtenir 174 g.
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Cependant, connaissant la masse volumique de
l'acétone :
ρacétone (0,79 g·cm-3),
il est facile de trouver le volume
associé aux 3 moles :
 .Soit, V = 220 mL que l'on mesure directement à l'éprouvette graduée. |
3. Mesure de la quantité de matière d'un
gaz
Il est plus délicat d'obtenir une certaine
quantité de matière d'un gaz. En
effet, la même quantité de matière de
gaz pris dans les mêmes conditions de
température et de pression occupe toujours le
même volume :
Ceci signifie que si on veut travailler avec 0,5 moles de méthane (gaz naturel) de formule brute CH4, on doit définir la température et la pression au préalable (par exemple 20 °C et pression atmosphérique normale).
Les conditions choisies imposent donc un volume molaire (dans ces conditions, Vm est environ égal à 24 L·mol-1).
Ainsi, le volume de gaz sera :
Ceci signifie que si on veut travailler avec 0,5 moles de méthane (gaz naturel) de formule brute CH4, on doit définir la température et la pression au préalable (par exemple 20 °C et pression atmosphérique normale).
Les conditions choisies imposent donc un volume molaire (dans ces conditions, Vm est environ égal à 24 L·mol-1).
Ainsi, le volume de gaz sera :
L'essentiel
La masse d'un solide ou d'un liquide se
détermine grâce à la relation :
Le volume d'un gaz, dans des conditions
précises de température et de pression, se
détermine grâce à la relation :
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