Constante d'Avogadro: Chimie, Molécules

Table des mateères

Cet article présente la constante d'Avogadro et les moles en chimie physique.
Nous commencerons par définir la mole et la constante d'Avogadro.
Ensuite, nous apprendrons comment utiliser la constante d'Avogadro dans diverses équations.
Nous apprendrons notamment ce qu'est la masse molaire et nous découvrirons comment calculer à la fois le nombre d'atomes d'une substance et la masse d'un atome.

La mole et la constante d'Avogadro

Imagine que tu te rendes au supermarché. Sur ta liste : une douzaine d'œufs, deux pintes de lait et une douzaine de petits pains. Il s'agit de quantités précises. Si tu achètes une douzaine d'œufs, tu sauras que tu en auras précisément douze. Deux pintes de lait représentent 1136,5 millilitres, tandis qu'une douzaine de petits pains en représente treize. Il ne devrait pas y avoir de confusion sur le nombre d'œufs ou de petits pains ou sur la quantité de lait que tu dois acheter.

Une autre façon de spécifier les quantités est la mole.

La mole est une unité chimique utilisée pour représenter 6,02214076 × ¹⁰²³ entités. Ce nombre est connu sous le nom de constante d'Avogadro et porte le symbole mol.

Une entité est un autre mot pour désigner une particule. Il peut s'agir d'un atome, d'un électron, d'un ion ou d'une molécule.

Si nous disons que nous avons une mole d'atomes d'hydrogène, nous savons que nous avons précisément 6,02214076 × ¹⁰²³ atomes d'hydrogène. Si nous disons que nous avons deux moles de molécules d'oxygène, nous savons que nous avons 2 × 6,02214076 × ¹⁰²³ = ¹⁰²⁴ molécules d'oxygène. Et si nous disons que nous avons 9,853 moles de molécules de méthane, nous savons que nous avons 9,853 × 6,02214076 × ¹⁰²³ = 5. Considère une mole comme une autre quantité. Tout comme une paire signifie deux, ou une demi-douzaine signifie six, une mole signifie 6,02214076 x ¹⁰²³.

Définition de la constante d'Avogadro

Examinons de plus près le nombre que nous avons mentionné précédemment : 6.02214076 × ¹⁰²³. Comme nous l'avons dit, il s'agit de la constante d 'Avogadro, ou plus simplement de la constante d'Avogadro.

Laconstante d'Avogadro est le nombre d'entités contenues dans une mole d'une substance quelconque. Elle est égale à 6,02214076 × ¹⁰²³.

Nous avons tendance à abréger la constante d'Avogadro en 6,022 x ¹⁰²³.

Amedeo Avogadro était un scientifique des^18e et^{19e siècles} originaire du royaume de Sardaigne, qui fait aujourd'hui partie de l'Italie. Il est surtout célèbre pour sa théorie sur le volume des gaz, connue sous le nom de loi d'Avogadro. Cette loi stipule que deux échantillons de même volume de n'importe quel gaz idéal contiennent un nombre égal de molécules, à condition qu'ils soient maintenus à la même température et à la même pression. La constante d'Avogadro a été estimée pour la première fois en 1865 par Josef Loschmidt, mais le terme de constante d'Avogadro n'a été inventé qu'en 1909 par le physicien Jean Perrin, qui l'a nommée en l'honneur d'Avogadro.

Equations de la constante d'Avogadro

Maintenant que nous connaissons les moles et la constante d'Avogadro, nous pouvons examiner certaines des équations qui les relient. Tout d'abord, nous allons explorer la relation entre les moles, les nombres de masse et la constante d'Avogadro.

Moles, masse molaire et constante d'Avogadro

En regardant la constante d'Avogadro, tu te dis peut-être qu'il s'agit d'un nombre assez impair. D'où vient-elle ? Les scientifiques ont dû la choisir pour une raison particulière - ils n'ont pas choisi une valeur au hasard ! En fait, la constante d'Avogadro, dont nous savons qu'elle correspond au nombre d'entités dans une mole, est exactement égale au nombre d'atomes de carbone dans 12,0 g de carbone 12. Cela signifie qu'une mole d'atomes de carbone 12 a une masse d'exactement 12,0 g.

Tu pourrais remarquer quelque chose. Les atomes de carbone 12 ont une masse atomique relative de 12,0 ; 12,0 est également la masse d'une mole de ces atomes. Cela nous amène à notre prochain point important : la masse d'une mole de n'importe quelle substance est égale à sa masse atomique relative, ou masse moléculaire relative en grammes. Nous pouvons également appeler la masse d'une mole d'une substance sa masse molaire.

Lamasse molaire est la masse d'une mole d'une substance. Elle est mesurée en g ^mol-1. De même, le volume molaire est le volume occupé par une mole d'un gaz. Il est mesuré en ^dm3 ^mol-1.

Tu ne sais pas quelle est la différence entre la masse atomique relative, la masse moléculaire relative et la masse molaire ? Nous te recommandons de consulter la rubrique "Masse atomique relative" pour un examen plus approfondi des deux premiers termes, mais voici un aperçu des différences :

Lamasse atomique relative mesure la masse moyenne d'un atome d'un élément, comparée à 1/12e de la masse d'un atome de carbone 12. Elle n'a pas d'unité.
Lamasse moléculaire relative mesure la masse moyenne d'une molécule d'une espèce, également comparée à 1/12e de la masse d'un atome de carbone 12. Là encore, elle n'a pas d'unité.
Lamasse molaire est la masse d'une mole d'une substance, qu'il s'agisse d'un élément ou d'une molécule. Elle est mesurée en ^g-mol-1.
La masse atomique/moléculaire relative et la masse molaire d'une espèce sont identiques sur le plan numérique. Par exemple, la masse atomique relative du carbone 12 est exactement de 12, tandis que la masse molaire - la masse d'une mole d'atomes de carbone 12 - est de 12 g-mol-1^.

Donc, pour trouver la masse molaire, tu prends la masse atomique relative ou la masse moléculaire relative d'une substance et tu ajoutes ^g-mol-1 à la fin.

Prends l'exemple du méthane, _CH4. Sa masse moléculaire relative est de 12,0 + 4(1,0) = 16,0. Par conséquent, la masse molaire du méthane est de 16,0 ^g-mol-1. Ou, en d'autres termes, 6,022 x ¹⁰²³ molécules de méthane ont une masse de 16,0 g.

Tu as remarqué que dans cet exemple, nous avons multiplié la masse moléculaire relative du méthane, 16,0, par le nombre de moles, 1, pour trouver sa masse ? Cela nous amène à un exercice mathématique utile. Il existe une équation pratique que nous pouvons utiliser pour relier la masse molaire, le nombre de moles et la masse :

$number of moles = \frac{mass}{molar mass}$

Souviens-toi que la masse molaire et la masse atomique ou moléculaire relative sont identiques sur le plan numérique. Par conséquent, tu peux aussi voir cette équation sous la forme suivante $number of moles = \frac{mass}{A_{r} or M_{r}}$

Essaie de répondre à la question suivante.

Disons que nous avons 34,5 g de sodium, Na. Combien de moles de Na avons-nous ?

Pour calculer le nombre de moles de notre échantillon de Na, nous devons connaître sa masse et sa masse molaire, qui correspond numériquement à sa masse atomique relative. Or, la masse atomique relative du Na est de 23,0. Pour trouver le nombre de moles, nous divisons la masse par la masse atomique relative :

$number of moles = \frac{34.5}{23} = 1.5 mol$

Nous avons donc 1,5 moles de Na.

Voici un autre exemple.

Une réaction produit 2,4 moles d'eau,_H2O. Quelle est la masse de cette eau en grammes ?

Dans cet exemple, nous connaissons le nombre de moles d'eau produites. Nous pouvons également calculer sa masse moléculaire relative : 2(1,0) + 1(16,0) = 18,0. Ce chiffre est identique à sa masse molaire. Nous pouvons utiliser ces valeurs pour trouver la masse en réarrangeant l'équation que nous avons utilisée ci-dessus :

$mass = number of moles \times molar mass$

En introduisant nos valeurs dans l'équation, nous obtenons ce qui suit :

$mass = 2.4 \times 18 = 43.2 g$

Moles, nombre de particules et constante d'Avogadro

Examinons maintenant la relation entre le nombre de moles, le nombre de particules et la constante d'Avogadro. Nous avons brièvement abordé cette question lorsque nous t'avons présenté les moles plus haut, mais nous allons l'explorer à nouveau.

Nous savons qu'une mole de n'importe quelle substance contient 6,022 x ¹⁰²³ entités. Il s'agit simplement de la constante d'Avogadro. Deux moles d'une substance contiendraient donc deux fois plus d'entités : 2 x 6,022 x ¹⁰²³ =

Trouve le nombre de molécules d'oxygène présentes dans 88,0 g d'oxygène, _O2.

Quelles sont les informations dont nous disposons ? Nous connaissons la masse de l'oxygène et nous pouvons calculer sa masse moléculaire relative : 2 x 16,0 = 32,0. Nous pouvons utiliser ces valeurs pour trouver le nombre de moles.

$number of moles = \frac{mass}{M_{r}} number of moles = \frac{88.0}{32} = 2.75 mol$

Nous pouvons maintenant utiliser le nombre de moles et la constante d'Avogadro pour trouver le nombre de molécules :

$number of molecules = number of moles \times Avogadro' s constant number of molecules = 2.75 \times 6.022 \times 10^{23} = 1.66 \times 10^{24}$

Masse atomique relative, masse d'une particule et constante d'Avogadro

Te souviens-tu du début, lorsque nous avons indiqué que la masse d'un seul atome d'hydrogène était de ^10-24 grammes ? Voyons maintenant comment nous avons calculé cette valeur.

Souviens-toi : une mole d'une substance - ou plus précisément, 6,022 x ¹⁰²³ de ses entités - a une masse égale à sa masse atomique relative ou à sa masse moléculaire relative. Comme nous l'avons appris, 6,022 x ¹⁰²³ atomes de carbone ont une masse de 12,0 g. Si nous divisons cette masse par le nombre d'atomes de carbone, nous pouvons trouver la masse d'un atome. Voici l'équation :

$mass of one entity = \frac{molar mass}{Avogadro' s constant}$

Prends l'hydrogène. Une mole d'atomes d'hydrogène a une masse molaire numériquement égale à sa masse atomique relative, 1,0. Si nous introduisons cette valeur dans l'équation, nous obtenons ce qui suit :

$mass of one H atom = \frac{1.0}{6.022 \times 10^{23}} = 1.66 \times 10^{- 24} g$

C'est tout ! Nous espérons que tu as maintenant une bonne compréhension des moles, de la constante d'Avogadro et de la façon d'utiliser ces valeurs dans les équations.

Constante d'Avogadro - Principaux enseignements

Une mole est une quantité chimique utilisée pour représenter 6,02214076 × ¹⁰²³ entités. Ce nombre est connu sous le nom de constante d'Avogadro et correspond au nombre d'atomes dans 12 g de carbone 12.
Lamasse molaire est la masse d'une mole d'une substance. Elle est mesurée en g^mol-1 et est numériquement égale à sa masse atomique relative ou à sa masse moléculaire relative.
$number of moles = \frac{mass}{molar mass}$ .
$number of entities = number of moles \times Avogadro' s constant$ .
$mass of one entity = \frac{molar mass}{Avogadro' s constant}$ .

Fiches dans Constante d'Avogadro 16

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Qu'est-ce qu'une taupe ?

Une valeur utilisée pour exprimer des quantités en chimie.

Quelle est la valeur de la constante d'Avogadro, à trois décimales près ?

6.022 x ¹⁰²³

Quelle est la relation entre les moles et la constante d'Avogadro ?

Une mole d'une substance contient 6,022 x ¹⁰²³ entités. Ce nombre est également connu sous le nom de constante d'Avogadro.

Combien de moles d'atomes de carbone y a-t-il dans un échantillon de 20,4 g de carbone pur ?

1,7 mol

Quelle est la masse de 3,8 moles d'éthane, _C2H6?

114.0g

Combien d'atomes y a-t-il dans deux moles de molécules d'oxygène, _O2?

2.4088 ×¹⁰²⁴

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Questions fréquemment posées en Constante d'Avogadro

Qu'est-ce que la constante d'Avogadro?

La constante d'Avogadro est le nombre de particules (atomes, molécules) dans une mole, soit 6,022 × 10^23.

Pourquoi la constante d'Avogadro est-elle importante?

Elle permet de relier les quantités macroscopiques de matière aux quantités microscopiques d'atomes ou de molécules.

Comment a été déterminée la constante d'Avogadro?

La constante d'Avogadro a été déterminée à partir de mesures précises de la masse molaire et du nombre de molécules dans une mole.

Quelle est l'unité de la constante d'Avogadro?

L'unité de la constante d'Avogadro est mol^-1, ce qui signifie par mole.

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