NOTIONS MOLAIRES

-notions molaires

Les GRANDEURS MOLECULAIRES (en abrégé GRANDEURS MOLAIRES)

sont celles qui se rapportent à un paquet de molécules

Quand un énorme paquet de molécules est inclus dans un large volume, on est dans la zone macroscopique

Quand il n'y a pas trop de molécules, insérées dans un petit volume, on est dans une zone mésoscopique (c’est souvent là qu’il y a apparition de phénomènes quantiques)

Quand il y a très peu de molécules, insérées dans un petit volume, on est dans une zone microscopique

Un paquet de molécules est nommé quantité de matière , notion informelle symbolisée N, dont l'unité est la mole (ou molécule-gramme, en abrégé "mol")

La mole est définie comme la quantité de matière constitutive de 12 grammes de Carbone 12C, dans laquelle on prétend qu'il existe exactement 6,022.1023 atomes, nombre qui est dit nombre d’Avogadro (NA)

 

DENSITÉ MOLAIRE VOLUMIQUE

C'est une quantité de matière (q) répartie dans un certain volume (V)

Equation aux dimensions structurelles :  N.L -3       Symbole : B'      

Unité S.I.+ : mol/m3

B'(mol/m3) = q(mol) / V(m3)

 

MASSE MOLÉCULAIRE  Synonyme = masse molaire

C'est la masse d'un corps, comparée à la quantité de matière qu'elle comporte

Dimension de la masse moléculaire  M.N-1      Symbole m'm      Unité S.I.+ kg/mol

et l’unité d'usage est le gramme par mole (g/mol) 1000 fois plus petite que le kg/mol

 

-définition de la masse molaire

mm = nf .A.u.NA

où mm (kg/mol) = masse molaire d'un corps

nfest l’atomicité (nombre, égal à 2, 3....n, si les molécules sont bi, tri...poly...atomiques)

u(kg)= masse moyenne d’1 nucléon avec son cortège (1,660.10-27 kg)

NA= constante d’Avogadro (6,022.1023 part/mol)

A est la somme des nombre de masse (donc de nucléons) des atomes composants de la molécule en cause.

 

-molécule-gramme

est le nom donné à la masse molaire quand l'unité est le gramme par mole (unité d'usage pratique qui est 1000 fois plus faible que le kilogramme par mole, unité S.I.+)

m'm = nf .A(g/mol)

où m'm (g/mol) est la molécule-gramme, nf l'atomicité et A la somme des nombres de masse de la molécule

 

-pour les corps composés, la masse molaire est la somme des (m’m)composantes

Par exemple:

m’m de NH3= m’m de N(soit 14) + 3 m’m de H(soit 3x1) =17 g/mol

Pour les mélanges de corps, la masse molaire est la moyenne des composants atomiques

Par exemple: m’m de l’air = 78% de N²(soit 21,84) + 21% de O²(soit 6,72) + 1% de gaz rares(soit 0,40) = 28,96 g/mol

 

-relation entre la masse molaire et la masse atomique

pour les corps simples m’m= m’a x nf où nf est l’atomicité (nombre d’atomes par molécule)

pour les corps composés: m’m est la somme des masses atomiques m’a des atomes composants

 

-relation entre la masse molaire et le volume moléculaire

m’m = Vm.ρ'

avec Vm(m3/mol)= volume moléculaire d’un corps

m’m(kg/mol)= masse moléculaire du corps

ρ'(kg/m3)= masse volumique du corps

Pour un gaz (c'est la relation d'Avogadro-Ampère) >> m’m= ρ'a.Vm / d   où m’m(kg/mol)= masse moléculaire du gaz, d est la densité du gaz par rapport à l’air, ρ'a(kg/ l) la masse volumique de l’air

et Vm(m3/mol)= volume moléculaire du gaz

En valeur numérique, on a pratiquement m’m~ 29d

Nota : 1 mm3 d’air contient 2,7.1016 molécules (donc 1m3en contient 2,7.1025)

 

-valeurs de quelques masses molaires  exprimées en grammes / mole et arrondies

Gaz >> hydrogène(2)--ammoniac(17)--vapeur d'eau(18)--acétylène(26)--azote(28)--air(29)--oxygène(32)-- O²(44)--propane(44)-- chlore(71)

Liquides >> eau(16)—H²SO4(98)--mercure(200)

Solides >> de 7(lithium) à 238(U) pour les corps simples et jusqu’à 350 pour les corps composés

 

POIDS MOLÉCULAIRE

Il s'agit d'une terminologie archaïque, datant de l'époque ou l'on confondait abusivement poids et masse

 

VOLUME MOLECULAIRE

-définition: le volume moléculaireou volume molaire ou volume spécifique (V*)

est le volume occupé (à température et pression normales) par la mole d’un corps

Equation aux dimensions  : L 3.N-1        Symbole V*       

Unité S.I.+ le m3 /mol.

Unité pratique : le litre/mol (qui vaut 10-3 m3 /mol).

 

-relation entre volume et masse moléculaires

V* = m’m / ρ'

où V* (l/mol)= volume moléculaire d’un corps

m’m(kg/mol)= masse moléculaire du corps

ρ'(kg/l)= sa mHYPERLINK "http://www.formules-physique.com/categorie/1182"asse volumique

Pour un gaz  V* = m’m  / d.ρ' a

où d (nombre)= densité du gaz par rapport à l’air

ρ'a (kg/ l)= masse volumique de l’air

 

-volume moléculaire d’un gaz parfait

V* = NA / NL

avec V*(m3/mol)= volume molaire de gaz parfait. Il est égal à 22,4.10-3 m3/mol (soit 22,4 litres/mole)

NA = constante d’Avogadro (6,02214.1023 atomes/mole)

NL = NOMBRE de Loschmidt  (2,686754.1025 m-3 )

 

-volume moléculaire d’un gaz réel

Le nombre de Loschmidt est fonction de la masse volumique, donc le volume molaire des gaz réels diffère un peu de celui des gaz parfaits

(qui est de 22,4 l /mol  ce qui est le cas de O² ou H² ou N², qui sont sensiblement parfaits)

Mais on a par exemple V* = 22,08 l/mol (pour l'ammoniac) ou 22,88 l/mol (pour le monochlorométhane)

 

REFRACTIVITE MOLAIRE

C'est M = K.NA / V   ou M = r'.NA / m

M a pour dimension L-3.N-1 (en m-3-mol-1)

Loi de Gladstone-Dale     M = R.R*.ρ'.T. NA (n*² -1) / 3p

avec M(m-3 /mol) = réfractivité molaire et R(m-3 ) la réfractivité

NA(1/mol)= constante d'Avogadro 

R*(J/K)= constante des gaz parfaits

T(K)= température absolue

p(Pa)= pression

ρ'(kg/m3)= masse volumique

n*(nombre) = indice de réfraction

Valeurs pratiques de  M  >>> Fréon(0,21)--Air(0,23)—C²H²(0,52)—H²(1,56)

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