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Mole et constante d’Avogadro
La mole est l’unité SI de quantité de matière. Une mole contient exactement 6,022 140 76 × 10²³ entités élémentaires spécifiées.
Une mole contient exactement 6,022 140 76 × 10²³ entités
Depuis la redéfinition du SI, la constante d’Avogadro NA a une valeur exacte de 6,022 140 76 × 10²³ mol⁻¹. La mole sert donc de pont entre un nombre gigantesque d’atomes ou de molécules et une quantité de matière que l’on peut peser au laboratoire.
Relier la mole à la masse
Si une espèce possède une masse molaire M exprimée en g/mol, la quantité de matière vaut n = m/M. On peut ensuite convertir n en nombre d’entités par N = nNA.
- Mesurez ou identifiez la masse m.
- Déterminez la masse molaire M.
- Calculez n = m/M.
- Calculez N = nNA.
Il faut toujours préciser l’entité comptée. Une mole de molécules d’eau n’est pas une mole d’atomes d’hydrogène.
La valeur de NA fait partie de la définition actuelle du SI ; elle n’est pas une simple mesure approximative.
n = m/M
N = nNA
Exemple complet : eau
La masse molaire de H₂O vaut environ 18,015 g/mol. Un échantillon de 9,01 g correspond donc à environ 0,500 mol de molécules d’eau. Il contient alors environ 3,01 × 10²³ molécules d’eau. Comme chaque molécule comporte deux atomes d’hydrogène et un atome d’oxygène, ce même échantillon contient deux fois plus d’atomes H que de molécules H₂O.
Pourquoi le nombre est si grand
Les atomes et molécules ont des dimensions microscopiques et des masses individuelles extrêmement faibles. Une quantité macroscopique de matière contient donc un nombre gigantesque de particules. La mole évite d’écrire ces nombres à chaque calcul et permet de travailler avec des masses de laboratoire usuelles.
Erreur fréquente : confondre mole et masse
La mole est une unité de quantité de matière, pas une unité de masse. Deux moles de substances différentes contiennent le même nombre d’entités spécifiées, mais leur masse peut être très différente parce que leurs masses molaires ne sont pas les mêmes.
La constante d’Avogadro
La constante d’Avogadro vaut exactement Nₐ = 6,022 140 76 × 10²³ mol⁻¹. Depuis la redéfinition du SI, cette valeur est fixée par définition.
Si un échantillon contient N entités, la quantité de matière vaut n = N/Nₐ. Inversement, N = nNₐ.
Pourquoi utiliser la mole ?
Les atomes et molécules sont trop petits pour être comptés individuellement dans un échantillon macroscopique. La mole relie directement ce nombre immense d’entités à des masses et volumes mesurables au laboratoire.
Mole et masse molaire
La masse molaire M permet de relier masse m et quantité de matière : n = m/M. Il faut préciser l’espèce chimique concernée.