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Quantité de matière

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Quantité de matière : mole

Définition

La quantité de matière d'un échantillon est le nombre de moles que contient cet échantillon. C'est une grandeur notée $\rm n$ ; son unité est la mole (mol).

Relation entre la quantité de matière et le nombre d'Avogadro

La quantité de matière $\rm n$ d'un échantillon qui contient $\rm N$ particules identiques est donnée par la relation suivante :

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

Avec $\rm N_A$ le nombre d’Avogadro.

Masse molaire atomique et masse molaire moléculaire

Masse molaire atomique

La masse molaire atomique d’un élément chimique $\rm X$ est la masse d’une mole d’atomes de cet élément. Elle s'exprime en $\rm g/mol$. Le symbole de la masse atomique d’un élément chimique $\rm X$ est $\rm M(X)$.

Masse molaire moléculaire

La masse molaire moléculaire d'une molécule est la somme des masses molaires atomiques des atomes qui constituent cette molécule. Elle s'exprime également en $\rm g/mol$.

Relation entre la masse et la quantité de matière

La quantité de matière contenue dans une masse $\rm m(X)$ d'un corps constitué d'un élément chimique $\rm X$ est donnée par la relation suivante :

$$\rm \displaystyle n = \frac{m(X)}{M(X)}$$

$\rm m(X)$ : la masse du corps en gramme ($\rm g$)

$\rm M(X)$ : la masse molaire du corps en $\rm g/mol$ 

$\rm n$ : la quantité de matière en mol ($\rm mol$)

Relation entre la quantité de matière et le volume molaire

La quantité de matière contenue dans un volume $\rm V$ d'un gaz est donnée par la relation suivante :

$$\rm \displaystyle n = \frac{V}{V_m} $$

$\rm n$ : quantité de matière en mole ($\rm mol$)

$\rm V$ : Volume du gaz en $\rm L$

$\rm V_m$ : Volume molaire en $\rm L/mol$ 

Le volume molaire $\rm V_m$ d’un gaz est le volume occupé par une mole de ce gaz.

Il dépend des conditions de température et de pression.

Dans les conditions usuelles de température et de pression, c’est-à-dire, à 20°C sous une pression de $1,013 \times 10^{5} \rm Pa$, le volume molaire d’un gaz parfait est :

$$ \rm V_m = 24L / mol $$

Pour calculer le nombre de moles, $\rm n$, d’un gaz parfait, dans d’autres conditions, on peut utiliser la loi des gaz parfaits :

$$\rm PV = nRT$$

Avec

$\rm P$ la pression du gaz en $\rm Pa$

$\rm V$ le volume du gaz en $\rm m^3$

$\rm n$ la quantité de matière en $\rm mol$

$\rm R$ la constante des gaz parfaits $\rm R=8,314 J.mol^{-1}.K{-1}$

$\rm T$ la température du gaz en $\rm K$

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