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Physique-Chimie 2de

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ACTIVITÉ D'EXPLORATION


3
Quantité de matière et nombre d’Avogadro





L’étude de systèmes physico-chimiques nécessite parfois de connaître le nombre d’atomes, d’ions ou de molécules du système.

➜ Comment faire pour éviter de compter une à une des milliards d’entités chimiques  ?


Par intuition

Comment dénombrer simplement un grand nombre d’entités ?


Doc. 1
Combien y a-t-il d’œufs dans ce magasin ?

Boites d'œufs

Doc. 2
La boîte virtuelle du chimiste

Lorsqu'ils étudient la matière, les chimistes manipulent des quantités très grandes d’entités chimiques puisque dans le moindre échantillon le nombre d’entités est considérable. Pour donner un ordre de grandeur, une simple goutte d’eau contient mille milliards de milliards de molécules !

Pour manipuler de telles valeurs, des boîtes virtuelles appelées moles ont été créées par souci de commodité. Chacune de ces moles (symbole : mol) contient un nombre bien déterminé d’entités chimiques. Ce nombre vaut : NA=6,022×1023N_{\mathrm{A}}= 6\text{,}022\times 10^{23} mol-1.

Cette valeur numérique accompagnée de son unité s’appelle aussi nombre d’Avogadro, en hommage au chimiste italien du même nom.

Doc. 3
Quelques exemples de solides

Quelques exemples de solides

Données

Masse des entités chimiques correspondantes :
  • Le fer : Fe(mfer=9,33×1026\text{Fe}\:(m_{fer}= 9\text{,}33 \times 10^{-26} kg) ;
  • Le sel : NaCl(msel=9,70×1026\text{NaCl}\:(m_{\text{sel}} = 9\text{,}70 \times 10^{-26} kg) ;
  • Le saccharose : C12H22O11(msacch=5,68×1025\mathrm{C}_{12} \mathrm{H}_{22} \mathrm{O}_{11}\:(m_{sacch} = 5\text{,}68 \times 10^{-25} kg).

Compétences

MATH : Pratiquer un calcul numérique

MATH : Pratiquer un calcul littéral

Questions

Voir les réponses
1. Doc. 1 et 3 La volonté de simplification pour comptabiliser un nombre important d’objets est-elle le propre du chimiste ? Donner un exemple.


2. Doc. 3 On considère des échantillons de 100 g de fer, de sel et de sucre. Calculer le nombre d’entités chimiques pour chacun d’entre eux.


3. Doc 2 et 3 En déduire la quantité de matière nn (en moles) correspondante.


4. Doc. 2 Établir l’expression littérale de la quantité de matière nn (en moles) d’un élément chimique en fonction du nombre d’entités NN de cet élément et du nombre NAN_{\mathrm{A}}.


5. L’analyse des unités de chaque terme permet-elle de confirmer la validité de la relation trouvée à la question précédente ?


Pour aller plus loin

6. Doc. 2 et 3 En déduire l’expression de la masse MM d’une mole de cet élément en fonction de la masse mm d’une entité de cet élément.

Synthèse de l'activité

En quoi la quantité de matière exprimée en mole s’avère être une notion utile pour le chimiste ?

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