Mesure en chimie/Grandeurs physiques et quantité de matière

Différentes expressions d'une quantité de matière

Masse molaire

Définition

Remarque : Modèle:Exp₁₇Cl = Modèle:Unité : Le nombre de masse A d'un atome donne le nombre de nucléons du noyau mais aussi la masse molaire de l'atome en g/mol. Comme il y a différents isotopes, on a par exemple M_Cl = Modèle:Unité

Masse molaire moléculaire

Remarque : Elle se calcule à partir de la formule des masses molaires des éléments qui la constituent.

Masse molaire des ions

Les ions monoatomiques : masse molaire de l'élément. Les ions polyatomiques : comme pour les molécules.

Détermination d'une quantité de matière par pesée

Soit une espèce chimique de masse molaire M dont on pèse une masse m, la quantité de matière n est :

Détermination d'une quantité de matière par volume

Pour exprimer la quantité de matière à partir d'un volume d'un liquide, il faut utiliser une autre grandeur appelée masse volumique. La masse volumique ρ d'un liquide est la masse de l'unité de volume de ce liquide :

À partir des relations suivantes :

• $\frac{m}{V}=$ρ
• $\frac{m}{M}=n$

on en déduit la relation qui détermine la quantité de matière d'un volume :

Cas particulier des gaz

Pour les gaz, on mesure plutôt des volumes. Le volume dépend des Conditions de Température et de Pression. On définit le Volume Molaire d'un gaz Vm (Volume occupé par une mole de gaz dans des conditions de température et de pression données).

On définit les CNTP (Condition Normale de Température et de Pression):

• θ₀ = 0 Modèle:Abréviation ⇒ T₀ = Modèle:Unité
• P₀ = 1 atmosphère = Modèle:Unité Hg = 101 325 Modèle:Abréviation

dans ces conditions V₀ = 22,414 L.mol⁻¹ ~ 22,4 L.mol⁻¹

Remarque concernant la constante des gaz parfaits R :

Cette constante dépend des unités de température et de pression. Par ailleurs, la valeur R n'a pas besoin d’être connu puisqu'elle s'appuie toujours sur la fait qu'une mole de gaz dans les CNTP occupe un volume de 22,4 L.

Formules donnant une quantité de matière d'un gaz

Le volume molaire Vm d'un gaz est le volume occupé par une mole de ce gaz dans les conditions données. La quantité de matière présente dans un volume V de gaz est :