Avant d’étudier une transformation chimique, il faut connaître la quantité de matière de chaque espèce présente dans le système initial. Selon l’état de l’espèce (solide, liquide, gaz ou soluté), on la calcule à partir d’une masse, d’un volume, d’une concentration ou d’une mesure d’absorbance.
Une question sur ce cours ?
ULU, le tuteur d’ULUMINE, t’aide à partir de ce cours.
Objectifs
- Calculer une quantité de matière à partir d’une masse, d’un volume de liquide ou d’un volume de gaz
- Utiliser la relation n = c × V pour une espèce dissoute
- Énoncer et utiliser la loi de Beer-Lambert
- Déterminer une concentration à l’aide d’une droite d’étalonnage
1. La quantité de matière
Mole : Une mole contient exactement NA = 6,022 140 76 × 1023 entités (constante d’Avogadro). La quantité de matière n s’exprime en mol : n = , où N est le nombre d’entités.
| Situation | Relation | Unités |
|---|---|---|
| Espèce de masse m connue | n = | m en g, M en g·mol−1 |
| Liquide pur de volume V | n = | ρ en g·mL−1, V en mL |
| Gaz de volume V | n = | Vm ≈ 24,0 L·mol−1 à 20 °C et 1,013 bar |
| Soluté de concentration c | n = c × V | c en mol·L−1, V en L |
Quantité d’éthanol dans 10,0 mL d’éthanol pur
- Données : ρ = 0,789 g·mL−1 et M(C2H6O) = 2 × 12,0 + 6 × 1,0 + 16,0 = 46,0 g·mol−1.
- m = ρ × V = 0,789 × 10,0 = 7,89 g.
- n = = ≈ 0,172 mol.
n ≈ 0,172 mol
2. Concentrations en masse et en quantité de matière
c = et cm = , donc cm = c × M
Lors d’une dilution, la quantité de soluté se conserve : cmère × Vmère = cfille × Vfille. Le facteur de dilution est F = .
3. Absorbance et loi de Beer-Lambert
Une solution colorée absorbe une partie de la lumière qui la traverse. Un spectrophotomètre mesure son absorbance A (grandeur sans unité) à une longueur d’onde λ choisie, en général celle du maximum d’absorption.
A = ε × ℓ × c = k × c
- À λ fixée et pour une même cuve, l’absorbance est proportionnelle à la concentration (pour des solutions assez diluées).
- La couleur perçue d’une solution est la couleur complémentaire de celle qu’elle absorbe le plus (étoile des couleurs : rouge ↔ cyan, vert ↔ magenta, bleu ↔ jaune).
Dosage par étalonnage
- On mesure l’absorbance de solutions étalons de concentrations connues et on trace A en fonction de c : on obtient une droite passant par l’origine.
- Exemple : la droite a pour coefficient directeur k = 0,20 L·mmol−1.
- La solution inconnue a pour absorbance A = 0,30 : c = = = 1,5 mmol·L−1.
c = 1,5 mmol·L−1
À retenir
- n = ; n = pour un gaz ; n = c × V pour un soluté.
- Pour un liquide pur : m = ρ × V puis n = .
- Loi de Beer-Lambert : A = k × c, absorbance sans unité.
- Une droite d’étalonnage A = f(c) permet de lire ou de calculer une concentration inconnue.
Et maintenant, à toi !
Vérifie que tu as compris avec les exercices, puis révise avec la fiche.