Pourquoi compter par paquets ?
Imagine qu'on te demande de compter les grains de riz dans un kilo de riz. Il y en a environ 50 000 ! En chimie, le problème est encore plus extrême : dans un simple verre d'eau (200 mL), il y a environ 7 × 10²⁴ molécules. Ce nombre est tellement grand qu'on ne peut pas compter les molécules une par une.
Les chimistes ont donc inventé une unité spéciale pour compter les atomes et molécules par paquets gigantesques : la mole.
La mole : une unité de comptage
Une mole contient exactement 6,022 × 10²³ entités (atomes, molécules, ions…). Ce nombre s'appelle la constante d'Avogadro (notée N_A) en l'honneur du physicien Amedeo Avogadro.
Pour donner une intuition : si on avait une mole d'euros, on pourrait distribuer environ 75 mille milliards d'euros à chaque habitant de la Terre — soit plus de 250 fois la fortune de la personne la plus riche du monde.
La quantité de matière se note n et s'exprime en moles (mol).
La masse molaire
Chaque élément a une masse molaire M : la masse en grammes d'une mole d'atomes de cet élément. La masse molaire en g/mol est numériquement égale à la masse atomique relative indiquée dans le tableau périodique.
Exemples : - Hydrogène (H) : M = 1,0 g/mol - Carbone (C) : M = 12,0 g/mol - Oxygène (O) : M = 16,0 g/mol - Fer (Fe) : M = 55,8 g/mol
Pour une molécule, la masse molaire est la somme des masses molaires des atomes qui la composent.
Exemple : masse molaire de l'eau H₂O M(H₂O) = 2 × M(H) + 1 × M(O) = 2 × 1,0 + 16,0 = 18,0 g/mol
Lien entre quantité de matière, masse et masse molaire
La relation fondamentale est :
n = m / M
- n : quantité de matière (en mol)
- m : masse (en g)
- M : masse molaire (en g/mol)
Exemple : combien y a-t-il de moles dans 36 g d'eau ? n = 36 / 18 = 2 mol
Exemple : quelle masse représente 0,5 mol de fer ? m = n × M = 0,5 × 55,8 = 27,9 g
Un avant-goût de la stœchiométrie
La notion de mole ouvre la porte à la stœchiométrie : calculer les proportions exactes dans lesquelles les réactifs se combinent. Les coefficients de l'équation chimique indiquent directement les rapports de moles. On approfondira cela au lycée — mais l'intuition de compter par paquets est déjà là !