Objectifs d’apprentissage
- Apprendre comment sont exprimées les masses des moles d’atomes et de molécules.
Maintenant que nous avons introduit la mole et pratiqué son utilisation comme facteur de conversion, nous posons la question évidente : pourquoi la mole est-elle ce nombre particulier de choses ? Pourquoi est-elle \(6,022 \times 10^{23}\) et non \(1 \times 10^{23}\) ou même \(1 \times 10^{20}\) ?
Le nombre dans une mole, le nombre d’Avogadro, est lié aux tailles relatives de l’unité de masse atomique et des unités de masse en grammes. Alors qu’un atome d’hydrogène a une masse d’environ 1 u, 1 mole d’atomes de H a une masse d’environ 1 gramme. Et alors qu’un atome de sodium a une masse approximative de 23 u, 1 mol d’atomes de Na a une masse approximative de 23 grammes.
Une mole d’une substance a la même masse en grammes qu’un atome ou une molécule a en unités de masse atomique. Les chiffres du tableau périodique que nous avons identifiés comme étant les masses atomiques des atomes nous indiquent non seulement la masse d’un atome en u mais aussi la masse de 1 mole d’atomes en grammes.
Une mole d’une substance a la même masse en grammes qu’un atome ou une molécule en unités de masse atomique.
Exemple \(\PageIndex{1}\) : Conversion des moles en masse avec les éléments
Quelle est la masse de chaque quantité ?
- 1 mol d’atomes d’Al
- 2 mol d’atomes d’U
Solution
- Une mole d’atomes d’Al a une masse en grammes qui est numériquement équivalente à la masse atomique de l’aluminium. Le tableau périodique montre que la masse atomique (arrondie à deux décimales) de Al est de 26,98, donc 1 mole d’atomes de Al a une masse de 26,98 g.
- Selon le tableau périodique, 1 mole de U a une masse de 238,0 g, donc la masse de 2 moles est le double, soit 476,0 g.
Exercice \(\PageIndex{1}\) : Conversion des moles en masse avec les éléments
Quelle est la masse de chaque quantité ?
- 1 mol d’atomes d’Au
- 5 mol d’atomes de Br
Réponse a :
197,0 g
Réponse b :
5 mol d’atomes de Br x 79,90 g/mol = 399,5 g
Le concept de mole peut être étendu aux masses des unités de formule et des molécules également. La masse de 1 mol de molécules (ou d’unités de formule) en grammes est numériquement équivalente à la masse d’une molécule (ou d’une unité de formule) en unités de masse atomique. Par exemple, une seule molécule de O2 a une masse de 32,00 u, et 1 mole de molécules de O2 a une masse de 32,00 g. Comme pour les masses basées sur les unités de masse atomique, pour obtenir la masse de 1 mole d’une substance, il suffit d’additionner les masses des atomes individuels dans la formule de cette substance. La masse de 1 mol d’une substance est appelée sa masse molaire, que la substance soit un élément, un composé ionique ou un composé covalent.
Exemple \(\PageIndex{2}\) : Conversion des moles en masse avec des composés
Quelle est la masse de 1 mol de chaque substance ?
- NaCl
- bilirubine (C33H36N4O6), le principal pigment présent dans la bile (une sécrétion du foie)
Solution
- La somme des masses molaires des atomes dans l’unité de formule NaCl donne
| 1 masse molaire Na : | 22.99 g |
| 1 Masse molaire de Cl: | 35,45 g |
| Total: | 58,44 g |
La masse de 1 mole de NaCl est de 58,44 g.
- En multipliant la masse molaire de chaque atome par le nombre d’atomes de ce type dans la formule de la bilirubine et en additionnant les résultats, on obtient
| Masse molaire du C33: | 33 × 12.01 g | 396,33 g |
| 36 Masse molaire du H: | 36 × 1,01 = | 36.36 g |
| 4 Masse molaire N: | 4 × 14,01 = | 56,04 g |
| 6 Masse molaire O: | 6 × 16,00 = | 96.00 g |
| Total: | 584,73 g |
La masse de 1 mole de bilirubine est de 584,73 g.
Exercice \(\PageIndex{2}\) : Conversion des moles en masse avec des composés
Quelle est la masse de 1 mol de chaque substance ?
- sulfate de baryum (BaSO4), utilisé pour prendre des radiographies du tractus gastro-intestinal
- adénosine (C10H13N5O4), un composant des noyaux cellulaires crucial pour la division cellulaire
Réponse a :
233,36 g
Réponse b :
267,28 g
Faites attention en comptant les atomes. Dans les formules avec des ions polyatomiques entre parenthèses, l’indice à l’extérieur des parenthèses est appliqué à chaque atome à l’intérieur des parenthèses. Par exemple, la masse molaire de Ba(OH)2 nécessite la somme de 1 masse de Ba, 2 masses de O et 2 masses de H :
| 1 Masse molaire de Ba : | 1 × 137.3 g = | 137,3 g |
| 2 Masse molaire de O: | 2 × 16,00 g = | 32.00 g |
| 2 Masse molaire de H: | 2 × 1,01 g = | 2,02 g |
| Total: | 171.32 g |
Parce que la masse molaire est définie comme la masse pour 1 mole d’une substance, nous pouvons nous référer à la masse molaire comme grammes par mole (g/mol). Le signe de division (/) implique « par », et « 1 » est impliqué dans le dénominateur. Ainsi, la masse molaire de la bilirubine peut être exprimée par 584,73 g/mol, ce qui se lit comme « cinq cent quatre-vingt quatre virgule soixante-treize grammes par mole. »
Exercices de révision des concepts
- Comment détermine-t-on les masses molaires des éléments ?
- Comment détermine-t-on les masses molaires des composés ?
Réponses
- Les masses molaires des éléments ont la même valeur numérique que les masses d’un seul atome en unités de masse atomique mais en unités de grammes à la place.
- Les masses molaires des composés sont calculées en additionnant les masses molaires de leurs atomes.
Clef à retenir
- La masse des moles d’atomes et de molécules est exprimée en unités de grammes.
Exercices
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Quelle est la masse molaire de Si ? Quelle est la masse molaire de U ?
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Quelle est la masse molaire de Mn ? Quelle est la masse molaire du Mg ?
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Quelle est la masse molaire du FeCl2 ? Quelle est la masse molaire de FeCl3 ?
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Quelle est la masse molaire de C6H6 ? Quelle est la masse molaire de C6H5CH3?
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Quelle est la masse molaire de (NH4)2S ? Quelle est la masse molaire de Ca(OH)2 ?
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Quelle est la masse molaire de (NH4)3PO4 ? Quelle est la masse molaire de Sr(HCO3)2?
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L’aspirine (C9H8O4) est un analgésique (antidouleur) et un antipyrétique (réducteur de fièvre). Quelle est la masse molaire de l’aspirine ?
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L’ibuprofène (C13H18O2) est un analgésique (antidouleur). Quelle est la masse molaire de l’ibuprofène ?
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La morphine (C17H19NO3) est un analgésique narcotique. Quelle est la masse de 1 mol de morphine ?
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L’héroïne (C21H23NO5) est un stupéfiant qui est un dérivé de la morphine. Quelle est la masse de 1 mol d’héroïne ?
Réponses
1. 28,09 g/mol ; 238,0 g/mol
2. 54,94 g/mol ; 24,31 g/mol
3. 126,75 g/mol ; 162.20 g/mol
5. 68,16 g/mol ; 74,10 g/mol
7. 180,17 g/mol
9. 285.37 g
10. 369.45 g