Mole (unité)

Un article de Wikipédia, l'encyclopédie libre.
(Redirigé depuis Formules molaires)
Aller à : navigation, rechercher
Page d'aide sur l'homonymie Pour les articles homonymes, voir Mole.
Mole
Informations
Système Unités de base du système international
Unité de... Quantité de matière
Symbole mol

La mole (symbole : mol) est une unité de base du système international, adoptée en 1971[1], qui est principalement utilisée en physique et en chimie. La mole est la quantité de matière d'un système contenant autant d'entités élémentaires qu'il y a d'atomes dans 12 grammes de carbone 12 ; son symbole est mol[2].

Une mole d’atomes contient environ 6,02214040×1023 atomes[3]. Ce nombre est appelé Nombre d'Avogadro, son symbole est NA.

Intérêt[modifier | modifier le code]

Formulé de manière plus compréhensible, la mole est une unité de comptage au même titre que la centaine, la vingtaine ou la douzaine, sauf que cette unité de comptage est immense (environ 600 000 milliards de milliards d'unités). De la même manière qu'il y a autant d'éléments dans une douzaine de pommes que dans une douzaine d'œufs, il y a le même nombre d'atomes dans une mole de carbone que dans une mole de plomb (c'est-à-dire 602 214 milliards de milliards d'atomes).

Un échantillon de matière de taille macroscopique contient un très grand nombre d'atomes. Par exemple, 6 grammes d'aluminium contiennent environ 1,34×1023 atomes (134 000 000 000 000 000 000 000 atomes ; soit 134 mille milliards de milliards). Pour éviter l'utilisation d'aussi grands nombres, on a créé une unité de mesure, la mole (dans le cas présent 6 g d'aluminium représentent 0,22 mole d'atomes)...

Les transformations chimiques sont modélisées par des équations faisant apparaître quelques unités d'atomes et de molécules. Le passage à la mole est donc une homothétie qui permet de passer de l'échelle microscopique à une échelle macroscopique où toutes les grandeurs deviennent facilement mesurables.

L'intérêt de la constante d'Avogadro provient du fait que la masse d'une mole d'atomes ou masse molaire atomique, lorsqu'elle est exprimée en grammes, correspond en première approximation au nombre de nucléons de l'atome considéré (27 nucléons pour l'aluminium).

Étymologie[modifier | modifier le code]

Initialement, on utilisait, en français comme en anglais, le terme molécule-gramme ou atome-gramme pour désigner la masse moléculaire (masse molaire). Le terme provenait du latin « molecula », signifiant « petite masse » (la terminaison -culus, -cula, étant un diminutif). Un augmentatif est finalement apparu pour désigner la quantité de matière : la mole[4].

Le nom de "mole" date de 1897 et est une reprise (francisée dans la prononciation) de l'unité allemande "Mole" utilisée par le chimiste Wilhelm Ostwald en 1894.

Multiples[modifier | modifier le code]

Comme toutes les unités, les multiples de la mole sont décrits avec les préfixes du système international d'unités. Son sous-multiple le plus courant est la millimole (mmol) = 10-3 mol. Il est essentiel d'indiquer la nature des entités élémentaires : une mole d’atomes, de molécules, d'ions, d'électrons, d'autres particules, de groupes de particules…

10n Préfixe Symbole Nombre
1024 yottamole Ymol Quadrillion
1021 zettamole Zmol Trilliard
1018 examole Emol Trillion
1015 pétamole Pmol Billiard
1012 téramole Tmol Billion
109 gigamole Gmol Milliard
106 mégamole Mmol Million
103 kilomole kmol Mille
102 hectomole hmol Cent
101 décamole damol Dix
100 mole mol Un
10-1 décimole dmol Dixième
10-2 centimole cmol Centième
10-3 millimole mmol Millième
10-6 micromole μmol Millionième
10-9 nanomole nmol Milliardième
10-12 picomole pmol Billionième
10-15 femtomole fmol Billiardième
10-18 attomole amol Trillionième
10-21 zeptomole zmol Trilliardième
10-24 yoctomole[5] ymol Quadrillionième
Anciens multiples et sous-multiples de la mole[6]
10 n Préfixe Symbole Nombre en français Nombre en chiffre
   104   myriamole
mamol
  Dix mille   10 000
   10-4   myriomole
momol
  Dix-millième
  0,000 1

Ordre de grandeur[modifier | modifier le code]

Pour donner un ordre de grandeur, une mole de secondes représenterait un peu plus de 4 millions de fois l'estimation de l'[âge de la Terre]] : ~19×1015 ans.

Une mole de grains de maïs éclaté permettrait de recouvrir la surface des États-Unis d'une couche uniforme d'une épaisseur d'environ 14 km[7].

Toujours pour un ordre de grandeur, une mole de grains de sable de 0,1 mm (sable très fin) est contenue dans un volume de 10 km3, soit celui d'un cube de 2,15 km de côté[8].

Enfin, si l'on empilait une mole de feuilles de papier à lettre (épaisseur d'environ 110 µm), la hauteur de la pile avoisinerait les 6000 années-lumières (1 al~ 10¹⁶ m, 1,1x10-⁴x6.02*10²³~6.10¹⁹ m).

Formules[modifier | modifier le code]

\mathrm{n = \frac{m}{M}}

  • n : quantité de matière en mol.
  • m : masse du composé en g
  • M : masse molaire du composé en \mathrm{g \cdot mol^{-1}}

\mathrm{n = \frac{V}{V_m}}

  • n : quantité de matière en mol
  • V : volume du gaz en L (Litres)
  • Vm : volume molaire du composé en \mathrm{L \cdot mol^{-1}}

\mathrm{n = \frac{x}{N_A}}

  • n : quantité de matière en mol
  • x : nombre d'entités chimiques (sans dimension).
  • NA : nombre d'Avogadro (\mathrm{mol^{-1}})


\mathrm{n = C \cdot V}

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. Page 4 de ce PDF : La définition rigoureuse de la mole a été proposée en 1967 et adoptée en 1971
  2. Bureau international des poids et mesures, « Résolution 3 de la 14e CGPM (1971) »
  3. Mise à jour de la constante d'Avogadro par le projet Avogadro
  4. Étymologie des noms d'unités de mesure
  5. Un yoctomole n'a pas de sens réel, puisqu'il correspond à moins d'un atome, cinq yoctomoles posséder minimal sens réel, puisqu'il correspond à trois atomes
  6. The Edinburgh Encyclopedia
  7. Chemistry & Chemical Reactivity de Kotz,Treichel et Weaver
  8. (cf. livre de référence.)

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]