Mole (unité)

Pour les articles homonymes, voir Mole.

La mole (symbole : mol) est une unité de base du système international, apparue en 1971, 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.

Une mole d’atomes contient environ 6,02214179(30)×10²³ atomes. Ce nombre est appelé constante d'Avogadro, son symbole est N_A.

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 (ie. 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). La masse d'une mole de matière ou masse molaire, lorsqu'elle est exprimée en grammes, correspond en première approximation au nombre de nucléons de l'élément (27 nucléons pour l'aluminium).

Étymologie

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 « masse ». Un diminutif est finalement apparu pour désigner la quantité de matière : la mole.

Multiples

Multiples actuels : Préfixes du système international d'unités.

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	ymol	Quadrillionième

Anciens multiples et sous-multiples de la mole

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

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.

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. (cf. livre de référence.)

Enfin, si l'on empilait une mole de feuilles de papier à lettre (épaisseur d'environ 110µm), la hauteur de la pile avoisinerait les 6000 années lumières (1 al~ 10¹³m, 1,1x10-⁴x6.02*10²³~6.10¹⁹m).

La radioactivité, facilement détectable, permet de compter les atomes. Cette particularité est mise à profit dans l'utilisation des traceurs radioactifs.

Formules

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

• 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)
• V_m : 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).
• N_A : nombre d'Avogadro (mol ^{− 1})

$\mathrm{n = C \cdot V}$

• n : quantité de matière en mol
• C : concentration molaire en $\mathrm{mol \cdot L^{-1}}$
• V : volume du liquide en L (Litres)

Voir aussi

Articles connexes

• Quantité de matière
• Concentration molaire
• Masse moléculaire
• Masse molaire
• Volume molaire
• Nombre d'Avogadro

Liens externes

• La mole sur le site math-sciences de l'académie de Rouen - Octobre 2001
• (histoire des sciences) le texte d'Avogadro (1811) à l'origine du Nombre d'Avogadro, en ligne et commenté sur le site BibNum.