Quantité de matière et masse

En chimie, on ne compte pas les atomes ou les molécules un par un, car ils sont bien trop petits et innombrables. On utilise donc une grandeur appelée « quantité de matière », notée n, qui permet de regrouper les entités chimiques par paquets. Son unité est la mole (symbole : mol). Une mole contient toujours le même nombre d'entités, qu'il s'agisse d'atomes, de molécules ou d'ions. Cette notion est essentielle pour passer du monde microscopique au monde macroscopique que l'on peut peser.

Une mole d'atomes, de molécules ou d'ions contient exactement 6,02 × 10²³ entités. Ce nombre gigantesque est appelé nombre d'Avogadro, noté Nₐ. Il permet de faire le lien entre l'échelle microscopique (l'atome) et l'échelle macroscopique (la mole). Par exemple, une mole de grains de sable recouvrirait la France entière d'une couche de plusieurs mètres d'épaisseur ! En chimie, on l'utilise pour savoir combien d'atomes il y a dans un échantillon pesé.

La masse molaire, notée M, est la masse d'une mole d'entités chimiques. Elle s'exprime en grammes par mole (g/mol). Pour un atome, on lit sa masse molaire dans le tableau périodique (ex : M(C) = 12 g/mol). Pour une molécule, on additionne les masses molaires de tous les atomes qui la composent. Par exemple, la molécule d'eau H₂O a une masse molaire M = 2×1 + 16 = 18 g/mol. Ainsi, une mole d'eau pèse 18 grammes.

La masse m d'un échantillon (en g) est proportionnelle à la quantité de matière n (en mol). Le coefficient de proportionnalité est la masse molaire M (en g/mol). On utilise la formule n = m / M. Cette relation permet de calculer la quantité de matière à partir d'une simple pesée, ou de prévoir la masse d'un échantillon connaissant sa quantité de matière. Par exemple, pour 36 g d'eau (M = 18 g/mol), on a n = 36 / 18 = 2 mol.