Fiche de révision : molécules, mole et quantité de matière (Seconde)

La mole est un paquet, $n$ est un nombre de paquets

• • $N_A=6{,}02\times 10^{23}\ \mathrm{mol^{-1}}$ : une mole, c'est ce nombre d'entités, exactement comme une douzaine vaut douze objets.
• • $n=\dfrac{N}{N_A}$, donc $N=n\times N_A$. La quantité de matière $n$ est en moles, $N$ est un nombre pur, sans unité.
• • Masse molaire d'une molécule : la somme des masses molaires atomiques, chacune comptée AUTANT DE FOIS qu'il y a d'atomes dans la formule.
• • Valeurs à connaître, en $\mathrm{g/mol}$ : $\mathrm{H}=1{,}0$, $\mathrm{C}=12{,}0$, $\mathrm{N}=14{,}0$, $\mathrm{O}=16{,}0$, $\mathrm{S}=32{,}1$, $\mathrm{Cu}=63{,}5$.

Un $n$ de laboratoire vaut entre $10^{-3}$ et quelques moles. Un $n$ affiché en $10^{23}$ n'est pas une quantité de matière, c'est un nombre d'entités qu'on a oublié de diviser.

Les quatre portes qui mènent à $n$

• • Par la masse : $n=\dfrac{m}{M}$, avec $m$ en grammes et $M$ en $\mathrm{g/mol}$.
• • Par le nombre d'entités : $n=\dfrac{N}{N_A}$.
• • Par le volume d'un GAZ : $n=\dfrac{V}{V_m}$, avec $V_m=24{,}0\ \mathrm{L/mol}$ dans les conditions usuelles. Ce volume molaire ne dépend pas de la nature du gaz.
• • Par une solution : $n=c\times V$, avec $c$ en $\mathrm{mol/L}$ et $V$ en litres.
• • Il n'existe aucun chemin direct entre deux de ces quatre données : on passe toujours par $n$.

Deux concentrations qui ne se ressemblent qu'en apparence

• • Concentration en quantité de matière : $c=\dfrac{n}{V}$, en $\mathrm{mol/L}$. C'est elle qu'on note $c$ et qu'on utilise dans les tableaux d'avancement.
• • Concentration en masse : $c_m=\dfrac{m}{V}$, en $\mathrm{g/L}$. C'est elle qu'on lit sur une étiquette.
• • Lien entre les deux : $c_m=c\times M$. Passer de l'une à l'autre demande donc toujours la masse molaire.
• • Dilution : la quantité de matière de soluté ne change pas, donc $c_i V_i=c_f V_f$, et le facteur de dilution vaut $\dfrac{V_f}{V_i}$.

Les deux se notent avec la lettre $c$ dans beaucoup de manuels. Regardez l'unité de l'énoncé avant de choisir la formule : $\mathrm{mol/L}$ et $\mathrm{g/L}$ n'appellent pas le même calcul.

Compter les doublets d'un schéma de Lewis

• • Nombre de liaisons que forme un atome : $8$ moins son nombre d'électrons de valence, et $2$ moins ce nombre pour l'hydrogène.
• • Donc $\mathrm{H}$ forme $1$ liaison, $\mathrm{O}$ en forme $2$, $\mathrm{N}$ en forme $3$, $\mathrm{C}$ en forme $4$.
• • Doublets NON LIANTS : les électrons de valence restants, groupés par deux. L'oxygène en a $2$, l'azote $1$, le carbone $0$ dans les molécules du programme.
• • Ce sont ces doublets non liants qui déforment la molécule : $\mathrm{CH_{4}}$ est tétraédrique, $\mathrm{NH_{3}}$ est pyramidale, $\mathrm{H_{2}O}$ est coudée.

Contrôle en cinq secondes : autour de chaque atome, comptez $2$ électrons par liaison et $2$ par doublet non liant. Le total doit valoir $8$, et $2$ pour l'hydrogène.