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I. La quantité de matière

A) 📚 Pré-requis

• Quantité de matière (mol), masse molaire atomique, constante d'Avogadro
• Solution, soluté, concentration massique en g.L ou molaire en mol.L

B) 🎯 Objectifs

• Déterminer la masse molaire d'une espèce à partir des masses molaires atomiques des éléments qui la composent.
• Déterminer la quantité de matière contenue dans un échantillon de corps pur à partir de sa masse et du tableau périodique.

Les corps purs et mélanges

I) Corps pur et mélange

1. Espèce chimique

Une espèce chimique est constitué d'un grand nombre d'entités chimiques identiques.

1. Corps pur et mélange

Un corps pur est constitué d'une seule espèce chimique
Ex : l'eau, un morceau de fer.

Un mélange est constitué de plusieurs espèces chimiques.
Ex : eau + sirop, air, ...

1. Mélanges homogènes et hétérogènes

Un mélange est dit homogène si on ne peut pas distinguer à l'œil nu les différents constituants.

Les acides et les bases

1. Les acides et les bases

a) Définitions

• Acide : espèce chimique capable de céder au moins un ion hydrogène $H^+$ (proton).
  Réaction générale :
  $$\mathrm{AH_{(aq)} \rightarrow A^-{(aq)} + H^+}$$
  Exemple : acide éthanoïque
  $$\mathrm{CH_3COOH{(aq)} \rightarrow CH_3COO^-_{(aq)} + H^+}$$

• Base : espèce chimique capable de capter au moins un ion hydrogène $H^+$.
  Réaction générale :
  $$\mathrm{A^-{(aq)} + H^+ \rightarrow AH{(aq)}}$$
  Exemple : ion éthanoate
  $$\mathrm{CH_3COO^- + H^+ \rightarrow CH_3COOH}$$

Rappel de seconde : qu'est-ce que la mole ?

1. La mole : définition et utilité

• La mole est l’unité de la quantité de matière, notée $n$, exprimée en mole (mol).
• Elle permet de compter un très grand nombre d’atomes ou de molécules sans écrire de nombres trop grands.
• 1 mole contient exactement $6,02 \times 10^{23}$ entités chimiques (atomes, molécules, ions), ce nombre est la constante d’Avogadro $N_A$.
• $N_A = 6,02 \times 10^{23} , \text{mol}^{-1}$.

| Grandeur | Notation | Unité | Symbole unité | Exemple |

La chromatographie

La chromatographie est une technique de séparation et d’analyse des mélanges basée sur la répartition différente des constituants entre deux phases : une phase mobile et une phase stationnaire.

Principes fondamentaux de la chromatographie

1. Définition

La chromatographie permet de séparer les composants d’un mélange en exploitant leurs différences d’affinité pour une phase stationnaire et une phase mobile.

2. Phases chromatographiques

• Phase stationnaire : phase fixe, solide ou liquide fixée sur un support solide.

Identification par spectroscopie

1. Absorbance et loi de Beer-Lambert

• Absorbance (A) : grandeur sans unité mesurant la quantité de lumière absorbée par une solution.

• Loi de Beer-Lambert : relie l’absorbance à la concentration $c$ de la solution, la longueur de la cuve $l$ et le coefficient d’extinction molaire $\varepsilon$.

  $$ A = \varepsilon \times l \times c $$

• Utilisation : mesurer $A$ permet de déterminer $c$ si $\varepsilon$ et $l$ sont connus.

Introduction au tableau périodique et numéro atomique

Le tableau périodique classe les éléments chimiques selon leur numéro atomique $Z$, qui correspond au nombre de protons dans le noyau d’un atome.

1. Numéro atomique ($Z$)

• Définition : $Z$ = nombre de protons dans le noyau d’un atome.
• Chaque élément chimique est caractérisé par un numéro atomique unique.
• Le numéro atomique détermine la position de l’élément dans le tableau périodique.

2. Organisation du tableau périodique

• Les éléments sont rangés par ordre croissant de $Z$.

États de la matière et composition des mélanges

1. États de la matière

• Solide : forme et volume propres, rigide.
• Liquide : volume propre, forme variable selon le récipient.
• Gaz : ni forme ni volume propres, occupe tout l'espace disponible.

2. Changements d'état

• Passage entre solide, liquide et gaz selon température et pression.
• Exemples : fusion (solide → liquide), vaporisation (liquide → gaz), condensation (gaz → liquide), solidification (liquide → solide).

3. Composition de la matière

La concentration en quantité de matière

1. Concentration en quantité de matière

La concentration en quantité de matière (ou concentration molaire) d'une solution est la quantité de matière de soluté dissous par litre de solution.

• Notation : $C$
• Unité : mol·L⁻¹
• Formule : $$ C = \frac{n}{V} $$ où :
  • $n$ = quantité de matière du soluté (en mol)
  • $V$ = volume total de la solution (en L)

2. Passage entre concentration en masse et concentration en quantité de matière