Cours de chimie : la mole

La notion de mole en physique-chimie est vue en seconde mais le concept est largement utilisé au cours des années de lycée en 1ère S et en Terminale S. Les élèves doivent donc parfaitement maîtriser ce concept pour réussir la filière Scientifique.

Qu’est-ce-qu’une mole ?

De la même manière que l’on peut compter les bouteilles d’eau par « packs » qui contiennent 6 bouteilles, un chimiste comptera également en packs les particules (atomes, molécules, etc). La seule différence est que le pack est beaucoup plus gros puisqu’il contient  particules au lieu des 6 bouteilles ! Ce nombre est appelé la constante d’Avogadro et se note Na :
C’est un nombre énorme !
 602 000 000 000 000 000 000 000
ou encore 602 mille milliards de milliards !
Ainsi une mole de bouteilles d’eau contiendrait 602 mille milliards de milliards de bouteilles. (A titre de comparaison, 89 milliards de bouteilles d’eau en plastique sont vendues chaque année dans le monde. (Source : https://www.planetoscope.com/dechets/321-consommation-mondiale-de-bouteilles-d-eau-en-plastique.html).

Exemple d’utilisation

Sachant que la masse d’eau dans une bouteille est 1,5kg, calculer la masse d’eau contenue dans 10 packs.
C’est trop facile, il suffit de calculer : 1,5x6x10=90kg !
On utilise la même méthode en chimie mais avec des nombres moins parlants.

Sachant que la masse d’un nucléon est , calculer la masse d’une mole d’atomes de Carbone 12.
Il faut savoir qu’un atome de carbone 12 contient 12 nucléons. Une fois cela compris, c’est très simple, on multiplie, comme pour les bouteilles d’eau :

Une mole de carbone 12 pèse donc 12g.

Définition de la mole

L’exemple ci-dessus nous permet d’introduire la définition de la mole : c’est le nombre d’atomes contenus dans 12g de carbone 12.

Dans la suite du programme, on se sert des moles, on compte en moles. Un peu comme si on vous demande d’acheter quelques packs de bouteilles d’eau sans savoir combien de bouteilles contient un pack…

La quantité de matière a pour unité la mole. Par exemple, à la question, quelle est la quantité de matière contenue dans 12g de carbone, on répond : n=1 mol.

Pourquoi un aussi grand nombre d’entités dans chaque mole ?

Le chimiste effectue les réactions chimique entre atomes et molécules qui sont des particules incroyablement petites et légères. Par exemple, pour faire une expérience avec 1g de carbone, il utilise 5×10²² atomes !
On a donc choisi  de manière à pouvoir faire le lien entre le microscopique (inaccessible à la manipulation, c’est à dire chaque particule) et le mésoscopique (accessible à la manipulation, c’est à dire quelques grammes de particules).

Qu’est-ce-que la masse molaire ?

Molaire est tout simplement l’adjectif du mot mole. Autrement dit, quand on parle de masse molaire, on pourrait aussi bien parler de la masse d’une mole : cela signifie la même chose. La masse molaire d’un élément est donnée dans le tableau périodique des éléments, et aussi dans les consignes des exercices car on ne peut les connaître toutes par cœur ! Il est toutefois préférable de retenir les masses molaires des principaux atomes :

Sur cet extrait du tableau périodique, on voit clairement les masses molaires qui sont indiquées :

Il s’agit là de masses molaires atomiques (masse molaire d’un atome). Pour calculer les masses molaires moléculaires, il suffit d’ajouter les masses molaires des atomes qui constituent la molécule. Par exemple :

Ainsi une mole d’eau fait une masse de 18g.

Et comment l’utilise-t-on ?

Deux formules sont importantes à connaître car elles seront utilisées tout au long du lycée, en seconde, en 1ère S et en Terminale S.

La première :

n est la quantité de matière en mol,
m est la masse en g,
M est la masse molaire en

Cette formule se décline en  si c’est la masse qu’il faut calculer.

La seconde :

n est la quantité de matière en mol,
C est la concentration molaire en
V est le volume en L.
Pour calculer la concentration molaire, cette formule se décline en 

Exemple d’utilisation

Exprimer la concentration C d’une solution en fonction de la masse de soluté m et du volume V de la solution.
Comme  et que
alors

c’est à dire

N’hésitez-pas à poster toutes vos questions en commentaires !

Et si vous souhaitez approfondir cette notion et d’autres, nous organisons des stages de physique-chimie. Renseignez-vous !

Thibaud Poirier

Professeur de physique-chimie aux Cours Thierry

Je suis professeur de physique-chimie aux Cours Thierry depuis le début de leu existence. J'anime stages et cours hebdomadaires en petits groupes avec passion et dans un soucis constant de convivialité.