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Comment dénombrer des éléments en chimie ?

Par Clément M le 19/03/2009 Ressources > Physique-Chimie > Seconde > Compter des Grandes Quantités

Problème

Vous avez à disposition, un sachet de lentille, une balance précise au 0,1 gramme près et une éprouvette graduée.

Placez dans un bécher 2 000 grains de riz. Expliquez votre démarche.

Dans cette situation, il est préférable d’utiliser la technique par masse.

→ Mais ? Comment calculer facilement 2 000 lentilles ?

Idée : On mesure la masse d’un paquet de référence et ensuite on détermine la masse du nombre voulu à partir de la masse du paquet de référence.

Nombre de Lentilles.

Masse ( g ).

100

2 000

2,8 grammes.

56 grammes.

Comptez maintenant 7560 grains de riz ? Rédigez votre démarque.

Même méthode.

Généralisation

Conclusion : De façon générale, lorsqu’on compte de grandes quantités, il est intéressant de définir un paquet de référence, dont on se servira pour calculer les grands nombres. Exemples :

– Le grossiste en papier compte en rame ( Une rame est approximativement égale à 500 feuilles. )

– Pour calculer des distances dans l’univers, on compte en année – lumière.

Application à la Chimie.

Rappel
: Dans 1 g de fer, il y a environ 1022 atomes de fer. Exprimez ce nombre en français.

Dans un gramme de fer, il y a environ 1022 atomes de fer, soit environ 10 mille milliard de milliard d’atomes. Par la suite, on comptera en nombre de paquets en nombre de mole.

On constate sur cet exemple qu’en chimie, on est en permanence confronté à des nombres énormes. Donc de même que pour les grains de riz, on va réaliser des paquets d’atomes ( ou d’ions ) et on parlera en nombre de paquets et non pas en nombre d’atomes ( ou d’ions ). Il faut donc qu’on se mette d’accord sur le nombre que contient un paquet.

1 Mole d’entités = 6,02 . 1023
entités.

On aurait pu choisir des paquet de 1 000, ou bien d’un million… mais ces paquets serait encore trop petits ! Il a été choisi de faire des paquets de 6,02 . 1023.
Un tel paquet est appelé une mole d’entité. ( Une entité peut être n’importe quoi : un atome, une molécule, un ions, une chaise… C’est ce qu’on est en train de compter… ).


Mais ? Pourquoi prendre 6,02 . 1023
pour définir la mole ? Cela ne semble pas simple !
En fait, ça l’est, comme on va le voir :

Déterminez le nombre de moles qu’il y a dans 1 gramme d’atomes d’hydrogène.

11H
donc mH
= 1,67 . 10-27
Kg.

matome
= A . mproton.

mtotale
= matome
. nombre d’atomes.

Pour
mtotale
= 1,0 gramme d’hydrogène.

(
1,0 . 1023
) / ( 1,67 . 10-27
) = 6,0 . 1023


On constate que 1,0 gramme
d’hydrogène correspond à 1 mole d’atomes d’hydrogène.

Déterminez le nombre de moles qu’il y a dans 12 grammes d’atomes de carbone.

MatomeC
= 12 . 1,67 . 10-27.

NombreatomeC
= ( Mtotale
) / ( MatomeC
) = 6,0 . 1023.

Que constatez-vous ?

On constate sur ces 2 exemples, et on généralise que le nombre A ( Numéro Atomique ) représente maintenant pour nous, deux choses :


Le nombre de nucléons dans l’atome.


La masse en gramme d’une mole de ces atomes, on parle de masse
molaire M en g / mol.

Conclusion ( Fin
de Chapitre ).

En Chimie, on ne compte pas en nombre d’ions ou d’atomes mais en nombre de paquets, un paquet s’appelle une mole ( mol ). Une mole contient 6,02 . 1023 entités.

Ce nombre s’appelle le nombre d’Avogadro ( Na = 6,02 . 1023. La masse d’une mole d’atome est appelée masse molaire atomique. ( M gr / mol. ) ).

La masse molaire correspond aussi au nombre de nucléons dans le noyau. A = 59, signifie qu’il y a 56 nucléons dans le noyaux ( et 59 grammes dans une mole ).

Dans le tableau périodique, la masse molaire est souvent différente de A à cause des isotopes.

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