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 exactement 6,022 × 10²³ entités (atomes, molécules, ions, électrons). Ce nombre est la constante d'Avogadro, notée Nₐ.
Pourquoi cette valeur précise ? Parce qu'elle relie le monde microscopique (atomes individuels) au monde macroscopique (grammes mesurables). Elle est définie de telle sorte que :
1 mole d'atomes de carbone-12 pèse exactement 12 grammes.
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 stoechiométrie : 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.