Calcul de la masse molaire du glucose
Comprendre les concepts de mole, masse molaire, savoir calculer la quantité de matière et la masse d'une espèce chimique.
En chimie, la mole (symbole : mol) est l'unité de quantité de matière. Une mole contient un nombre spécifique d'entités élémentaires (atomes, molécules, ions, etc.), ce nombre étant appelé le nombre d'Avogadro (\(N_A \approx 6.022 \times 10^{23} \text{ mol}^{-1}\)).
La masse molaire atomique (\(M\)) d'un élément chimique est la masse d'une mole d'atomes de cet élément. Elle est généralement exprimée en grammes par mole (g/mol) et se trouve dans le tableau périodique des éléments.
La masse molaire moléculaire (\(M\)) d'une molécule est la somme des masses molaires atomiques de tous les atomes qui la constituent.
La relation fondamentale entre la quantité de matière (\(n\)), la masse (\(m\)) d'un échantillon et sa masse molaire (\(M\)) est :
Données du Problème
On s'intéresse au glucose, un sucre important dans le métabolisme énergétique, de formule brute \(C_6H_{12}O_6\).
Masses molaires atomiques nécessaires :
- Carbone (C) : \(M(C) = 12.0 \text{ g/mol}\)
- Hydrogène (H) : \(M(H) = 1.0 \text{ g/mol}\)
- Oxygène (O) : \(M(O) = 16.0 \text{ g/mol}\)
Nombre d'Avogadro : \(N_A = 6.022 \times 10^{23} \text{ mol}^{-1}\)
Questions
- Calculer la masse molaire moléculaire (\(M_{C_6H_{12}O_6}\)) du glucose.
- On dispose d'un échantillon de 27.0 g de glucose. Calculer la quantité de matière (\(n\)) de glucose dans cet échantillon.
- Combien de molécules de glucose sont présentes dans cet échantillon de 27.0 g ?
- Quelle masse de glucose faut-il peser pour obtenir 0.125 mol de glucose ?
Correction : Calcul de la masse molaire du glucose
1. Calcul de la Masse Molaire Moléculaire (\(M_{C_6H_{12}O_6}\)) du Glucose
La masse molaire moléculaire est la somme des masses molaires atomiques des atomes constituant la molécule. Formule du glucose : \(C_6H_{12}O_6\).
Données :
- \(M(C) = 12.0 \text{ g/mol}\)
- \(M(H) = 1.0 \text{ g/mol}\)
- \(M(O) = 16.0 \text{ g/mol}\)
La masse molaire moléculaire du glucose est \(M(C_6H_{12}O_6) = 180.0 \text{ g/mol}\).
Quiz Intermédiaire
2. Calcul de la Quantité de Matière (\(n\)) de Glucose pour 27.0 g
On utilise la formule \(n = m/M\).
Données :
- \(m = 27.0 \text{ g}\)
- \(M(C_6H_{12}O_6) = 180.0 \text{ g/mol}\) (calculée précédemment)
La quantité de matière de glucose dans 27.0 g est \(n = 0.150 \text{ mol}\).
Quiz Intermédiaire
3. Nombre de Molécules de Glucose dans 27.0 g
Le nombre de molécules \(N_{molecules}\) est le produit de la quantité de matière \(n\) par le nombre d'Avogadro \(N_A\).
Données :
- \(n = 0.150 \text{ mol}\) (calculé à la question 2)
- \(N_A = 6.022 \times 10^{23} \text{ mol}^{-1}\)
Il y a environ \(9.03 \times 10^{22}\) molécules de glucose dans 27.0 g.
Quiz Intermédiaire
4. Masse de Glucose à Peser pour \(n' = 0.125 \text{ mol}\)
On utilise la formule \(m = n \cdot M\).
Données :
- \(n' = 0.125 \text{ mol}\)
- \(M(C_6H_{12}O_6) = 180.0 \text{ g/mol}\)
Il faut peser \(22.5 \text{ g}\) de glucose.
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Glossaire des Termes Clés
Mole (mol) :
Unité de base du Système International pour la quantité de matière. Une mole contient \(N_A \approx 6.022 \times 10^{23}\) entités élémentaires.
Quantité de Matière (\(n\)) :
Grandeur physique qui mesure le nombre de "paquets" d'entités élémentaires (moles) dans un échantillon.
Masse Molaire Atomique (\(M\)) :
Masse d'une mole d'atomes d'un élément chimique donné. Exprimée en g/mol.
Masse Molaire Moléculaire (\(M\)) :
Masse d'une mole de molécules d'une substance chimique donnée. C'est la somme des masses molaires atomiques de tous les atomes de la molécule. Exprimée en g/mol.
Nombre d'Avogadro (\(N_A\)) :
Constante physique représentant le nombre d'entités constitutives (atomes, molécules, ions, etc.) qui se trouvent dans une mole de cette substance. \(N_A \approx 6.022 \times 10^{23} \text{ mol}^{-1}\).
Formule Brute :
Représentation écrite d'une molécule qui indique la nature et le nombre de chaque atome la constituant, sans montrer les liaisons (ex: \(C_6H_{12}O_6\)).
Questions d'Ouverture ou de Réflexion
1. Pourquoi les chimistes ont-ils introduit la notion de mole ? Quel problème cela résout-il ?
2. Comment peut-on déterminer expérimentalement la masse molaire d'une substance inconnue si l'on peut mesurer sa masse et sa quantité de matière ?
3. Quelle est la différence entre la masse d'un atome (exprimée en unité de masse atomique, u) et la masse molaire atomique (exprimée en g/mol) ?
4. Si vous avez une mole de carbone (C) et une mole de dioxygène (\(O_2\)), ces deux échantillons ont-ils la même masse ? Le même nombre de molécules ? Le même nombre d'atomes ?
5. Recherchez ce qu'est le volume molaire d'un gaz. Dépend-il de la nature du gaz dans certaines conditions ?
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