cours transformations de la matière
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Les états de la matière Seconde cours I. Définition et intérêt de la mole : -26Les atomes, les molécules, les ions ont des masses beaucoup trop faibles (de l’ordre de 10 g) pour être mesurées à l’aide d’une balance. Il a fallu définir un nombre de ces entités très grand afin d’obtenir des masses de l’ordre de quelques grammes. Ce nombre est la mole (symbole : mol) et c’est l’unité de la quantité de matière : n (exemple n=4,2mol). Définition : la mole est la quantité de matière d’un système contenant autant d’entités élémentaires qu’il y a d’atomes dans 2312,0g de carbone 12. Ce nombre est arrondi à 6,02 10 . 23 -1On définit alors la constante d’Avogadro : N =6,02 10 mol . A II. Les grandeurs molaires : 23 -1La masse molaire atomique : masse de 6,02 10 atomes (exemple : M =63,5g.mol ) Cu23 -1La masse molaire moléculaire : masse de 6,02 10 molécules (exemple : M =2M + M =2 1,0+16,0=18g.mol ) H2O H O23 -31Pour les ions, il n’y a pas de différence car une mole d’électrons a une masse négligeable : m=N m =6,02 10 9.1 10 = A e--7 -15,5 10 g ce qui est négligeable (exemple: M =M 2+=40,1g.mol ). Ca Ca Les gaz ont, en première approximation, une propriété particulière résumée par la loi d’Avogadro-Ampère : Dans les mêmes conditions (température et pression), tous les gaz ont le même volume molaire : V . m23Cela signifie qu’une mole (6,02 10 atomes ou molécules) de n’importe quel gaz occupe le même volume (dans les mêmes conditions de température et de ...
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Les états de la matière Seconde cours I. Définition et intérêt de la mole : 26 Les atomes, les molécules, les ions ont des masses beaucoup trop faibles (de l’ordre de 10g) pour être mesurées à l’aide d’une balance. Il a fallu définir un nombre de ces entités très grand afin d’obtenir des masses de l’ordre de quelques grammes. Ce nombre est lamole(symbole: mol) et c’est l’unité de la quantité de matière: n (exemple n=4,2mol). Définition: la mole est la quantité de matière d’un système contenant autant d’entités élémentaires qu’il y a d’atomes dans 23 12,0g de carbone 12. Ce nombre est arrondi à 6,0210 . 23 1 On définit alors laconstante d’Avogadro: NA=6,02 10 mol . II. Les grandeurs molaires : 23 1 Lamasse molaire atomique: masse de 6,0210 atomes(exemple : MCu=63,5g.mol ) 23 1 Lamasse molaire moléculaire(exemple : M10 molécules: masse de 6,02H2O=2MH+ MO.mol )= 1,0+16,0=18 23 31 Pour les ions, il n’y a pas de différence car une mole d’électrons a une masse négligeable: m=NAme=6,02 109.1 10= 7 1 5,5 10 gce qui est négligeable (exemple: MCa=MCa2+=40,1g.mol ). Les gazont, en première approximation, une propriété particulière résumée par laloi d’AvogadroAmpère: Dans les mêmes conditions (température et pression), tous les gaz ont le même volume molaire : Vm.23 Cela signifie qu’une m10ole (6,02atomes ou molécules) de n’importe quel gaz occupe le même volume (dans les mêmes conditions de température et de pression).
On a alors la relation :
avec n exprimé en moles, V (le volume occupé par le gaz en litre : L), et Vmmesuré
dans les mêmes conditions que V. 51 Dans les conditions usuelles, P=1,01310 Pa(pascal) et T=20°C, le volume molaire estVm=24 L.mol. Calcul de Vm:III. Quelques rappels et quelques notions de bases: La quantité de matière, (g) notéen, présente dans un échantillon de masse m et de masse molaire M : (mol) 1 (g.mol ) g La masse volumique, notéevoired’un échantillon de masse m et de volume V: 3 (kg.m) 3 3 33(m ) Remarque générale : 1m =10 L et 1cm =1mL La densité, notéed, s’exprime sans unité. pour les liquides et les solides, laPour les gaz, la référence est l’airréférence est l’eau (men grammes)
Quelques exemples : 3 Un morceau de cuivre a un volume de 12cmcombien y atil d’atomes de cuivre dans cet échantillon? Données : et . 3 3 La densitésignifie qu’un cm8,9 = 106,8g.de cuivre pèse 8,9g et donc 12 cmde cuivre pèsent 12
On calcule alors la quantité de matière présente dans l’échantillon:
On en déduit le nombre d’atomes de Cu dans l’échantillon:
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Les états de la matière Seconde cours IV. Les différents états de la matière : Dans les conditions habituelles dans lesquelles nous vivons, on peut en citer trois : les solides, les liquides et les gaz. On peut modéliser rapidement ces trois états en se basant sur les propriétés. Un solide a une forme propre et n’est pas compressible.modèle d’un solide: Lesmolécules qui le constituent sont très proches et ne bougent pas les unes par rapport aux autres. Un liquide n’a pas une forme propre et n’est pas compressible.modèle d’un liquide:molécules qui le constituent sont très proches et peuvent bouger les unes par rapport aux autres. Les Un gaz n’a pas une forme propre et est compressible. Il se diffuse facilement.modèle d’un gaz:Les molécules qui le constituent sont éloignées les unes des autres et sont animées d’un mouvement incessant, désordonné et subissant de nombreux chocs entre elles. Températurede fusionTempérature de liquéfaction O2183°C 219°C N2 196°C210°C V. La pression d’un gaz: La pression d’un gazsur une paroi est le résultat des nombreux chocs des molére la paroi. Forcepressante Pression ex riméeen newtons exprimée en pascals Surface ( en m²) de la paroi sur laquelle s’exerce la force pressante La pression se mesure avec un manomètre, un baromètre. 5 Conversions utiles : 1,0bar= 10 Paet 1,0atm= 1013,250 hPa Un peu d’histoire:Blaise Pascalsavant français (né à Clermont en 1623 mort à Paris en 1662)VI. La température : La température d’un corpscaractérise l’agitation moléculaire. On définit la température absolue, notée T et exprimée en kelvins (symbole K). L’agitation moléculaire est nulle pour T=0 kelvin.T =+ 273,15 Passageentre l’échelle Celsius et l’échelle absolue: (K)(°C) . VII. La pression d’un gaz: Si le gaz parfait est au repos (ne se déplace pas) et en équilibre (agitation moléculaire identique dans tout le volume V) alors 3 on peut utiliser la relation P.V=n.R.T avec P en Pa, V en m, n en mol et T en K. La valeur de R est 8,31 S.I. pour n’importe quel gaz. Quantité de matière (mol) Pression (Pa) Le modèle du gaz parfait considère que : P.V=n.R.T les molécules sont considérées comme ponctuelles les seules interactions entre les molécules sont des chocs. 3 Volumedu gaz (m ) La conséquence première est la relation P.V=n.R.Tqui peut s’appliquer à n’importe quel gaz réel si la pressionTeesmtpérature (K) suffisamment faible (combien ?pas plus de 3000hPa).
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