Tu ne peux pas compter les atomes un par un — il y en a beaucoup trop dans le moindre échantillon. Le chimiste a inventé une unité dédiée : la mole.
Définition de la mole
Une mole est la quantité de matière qui contient 6,022 140 76 × 10²³ entités (atomes, molécules, ions, électrons). Ce nombre est la constante d'Avogadro, notée Nₐ. En pratique, on retient 6,022 × 10²³.
Pourquoi cette valeur précise ? Depuis la refonte du Système international en 2019, elle n'est plus déduite de quoi que ce soit : Nₐ est fixée par définition, exactement comme la vitesse de la lumière. C'est elle qui définit la mole, et non l'inverse.
Historiquement, la mole était définie comme le nombre d'atomes contenus dans 12 g de carbone-12. Cette ancienne définition reste une excellente approximation — une mole de ¹²C pèse 11,999 999 996 g — mais ce n'est plus la définition officielle.
La masse molaire
La masse molaire M d'une espèce, c'est la masse d'une mole de cette espèce. Elle s'exprime en g/mol.
Pour un atome, M est numériquement égale à la masse atomique relative donnée par le tableau périodique :
- M(H) = 1,008 g/mol
- M(C) = 12,01 g/mol
- M(O) = 16,00 g/mol
- M(Fe) = 55,85 g/mol
Pour une molécule, on additionne les masses molaires atomiques :
- M(H₂O) = 2 × 1,008 + 16,00 = 18,02 g/mol
- M(CO₂) = 12,01 + 2 × 16,00 = 44,01 g/mol
- M(C₆H₁₂O₆) = 6 × 12,01 + 12 × 1,008 + 6 × 16,00 = 180,16 g/mol
La relation centrale
Trois grandeurs sont reliées par la formule :
n = m / M
avec : - n : quantité de matière (mol) - m : masse (g) - M : masse molaire (g/mol)
C'est l'une des formules que tu utiliseras le plus souvent au lycée.
Exemple
Combien de moles dans 9,0 g d'eau ?
n = m / M = 9,0 / 18,02 ≈ 0,50 mol.
Soit environ 3,0 × 10²³ molécules d'eau. Trois cent mille milliards de milliards. Pour 9 g.
Pourquoi cela compte
La mole est l'unité qui rend possible la stœchiométrie : prédire combien de moles de B on obtient à partir de tant de moles de A dans une réaction. Sans la mole, la chimie ne serait que qualitative. Avec la mole, elle devient une science prédictive.
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