Chapitre 1 : Grandeurs liées à la quantité de matière

Chapitre 1: Grandeurs liées à la quantité de matière

Introduction

Dans ce chapitre, nous allons étudier les différentes grandeurs utilisées en chimie pour mesurer et relier les quantités de substances : la masse, le volume, la concentration et la quantité de matière.

Ces notions sont essentielles pour comprendre les réactions chimiques et effectuer des calculs précis.

1. Quantité de matière et mole

La quantité de matière, notée $n$, représente le nombre d’entités élémentaires (atomes, molécules, ions…) contenues dans un échantillon.

L’unité utilisée est la mole (mol).

Une mole correspond à 6,02 × 10²³ entités, ce nombre est appelé constante d’Avogadro ($N_A$).

Relation fondamentale :

$$n = \frac{N}{N_A}$$

où $N$ est le nombre d’entités.

2. Relation entre quantité de matière, masse et masse molaire

La masse molaire, notée $M$, est la masse d’une mole d’une espèce chimique (en g·mol⁻¹).

Si un échantillon a une masse $m$, alors :

$$n = \frac{m}{M}$$

Cette relation permet de calculer la quantité de matière d’un échantillon à partir de sa masse.

3. Relation entre quantité de matière, volume et masse volumique

Pour un corps liquide ou solide, la masse volumique $\rho$ relie la masse au volume :

$$\rho = \frac{m}{V}$$

En combinant cette relation avec $n = \frac{m}{M}$, on obtient :

$$n = \frac{\rho \times V}{M}$$

Cette formule permet de déterminer la quantité de matière à partir du volume et de la masse volumique.

4. Cas des solutions : concentration molaire

Lorsqu’une substance est dissoute dans un solvant, on définit la concentration molaire $C$ (en mol·L⁻¹) :

$$n = C \times V$$

où $V$ est le volume de la solution (en L).

Cette relation est utilisée pour connaître la quantité de matière présente dans une solution ou pour préparer des solutions de concentration donnée.

À retenir

✅ La mole est l’unité de base de la quantité de matière.

✅ $n = \frac{N}{N_A}$, $n = \frac{m}{M}$, $n = \frac{\rho V}{M}$, et $n = C \times V$ sont les formules essentielles.

✅ Ces relations permettent de relier les grandeurs physiques (masse, volume, concentration) aux quantités chimiques.

✅ Elles sont indispensables pour les calculs de réaction chimique, les dosages et la préparation de solutions.

Exercices d’application

Dans la suite de ce chapitre, nous allons étudier des exercices d’application pour bien comprendre comment utiliser ces relations dans différents contextes :

• 
  

  - Calculer une quantité de matière à partir d’une masse ou d’un volume ;

  
  


• 
  

  - Déterminer la masse ou le volume correspondant à une quantité donnée ;

  
  


• 
  

  - Utiliser la concentration molaire pour des solutions.