Calcul du Nombre d’Atomes de Cuivre
Comprendre la Quantification de la Matière
En chimie, il est fondamental de pouvoir quantifier la matière, c'est-à-dire de compter le nombre d'entités chimiques (atomes, molécules, ions) présentes dans un échantillon. Cependant, les atomes sont extrêmement petits et nombreux, rendant un comptage direct impossible. Pour surmonter cela, les chimistes utilisent le concept de mole. Une mole représente une quantité spécifique d'entités, définie par le nombre d'Avogadro (\(N_{\text{A}}\)), qui est approximativement \(6.022 \times 10^{23}\) entités par mole. La masse molaire (\(M\)) d'un élément ou d'un composé est la masse d'une mole de cette substance, généralement exprimée en grammes par mole (\(\text{g/mol}\)). Cet exercice vous guidera à travers les étapes pour calculer le nombre d'atomes de cuivre dans un échantillon donné.
Données de l'étude
- Masse de l'échantillon de cuivre (\(m_{\text{Cu}}\)) : \(25.0 \, \text{g}\)
- Symbole chimique du cuivre : Cu
- Nombre d'Avogadro (\(N_{\text{A}}\)) : \(6.022 \times 10^{23} \, \text{mol}^{\text{-1}}\)
- Donnée à rechercher ou fournie : Masse molaire du cuivre (\(M_{\text{Cu}}\))
Questions à traiter
- Quelle est la masse molaire atomique du cuivre (\(M_{\text{Cu}}\)) ? (Vous pouvez consulter un tableau périodique).
- Calculer le nombre de moles de cuivre (\(n_{\text{Cu}}\)) présentes dans l'échantillon de \(25.0 \, \text{g}\).
- En déduire le nombre total d'atomes de cuivre (\(N_{\text{Cu}}\)) dans cet échantillon.
Correction : Calcul du Nombre d’Atomes de Cuivre
Question 1 : Masse Molaire Atomique du Cuivre (\(M_{\text{Cu}}\))
Principe :
La masse molaire atomique d'un élément est la masse d'une mole d'atomes de cet élément. Elle est généralement exprimée en grammes par mole (\(\text{g/mol}\)) et sa valeur numérique correspond à la masse atomique relative de l'élément (indiquée dans le tableau périodique) exprimée en unités de masse atomique (\(\text{u.m.a.}\)), mais convertie en \(\text{g/mol}\).
Données spécifiques :
- Élément : Cuivre (Cu)
Recherche :
En consultant un tableau périodique des éléments, la masse atomique du cuivre est d'environ \(63.546 \, \text{u.m.a.}\)
Donc, la masse molaire du cuivre est :
Quiz Intermédiaire 1 : La masse molaire d'un élément est numériquement égale à sa masse atomique exprimée en :
Question 2 : Nombre de Moles de Cuivre (\(n_{\text{Cu}}\))
Principe :
Le nombre de moles (\(n\)) d'une substance peut être calculé en divisant la masse (\(m\)) de l'échantillon par la masse molaire (\(M\)) de la substance. Cette relation est fondamentale en stœchiométrie.
Formule(s) utilisée(s) :
Données spécifiques :
- Masse de l'échantillon de cuivre (\(m_{\text{Cu}}\)) : \(25.0 \, \text{g}\)
- Masse molaire du cuivre (\(M_{\text{Cu}}\)) : \(63.546 \, \text{g/mol}\) (résultat de la Q1)
Calcul :
En gardant une précision raisonnable pour les calculs intermédiaires, on peut arrondir à \(0.393 \, \text{mol}\) pour la suite, mais il est préférable d'utiliser la valeur non arrondie pour le calcul final.
Quiz Intermédiaire 2 : Si la masse d'un échantillon d'une substance pure double, le nombre de moles de cette substance :
Question 3 : Nombre d'Atomes de Cuivre (\(N_{\text{Cu}}\))
Principe :
Le nombre d'Avogadro (\(N_{\text{A}}\)) est le nombre d'entités (atomes, molécules, etc.) présentes dans une mole d'une substance. Pour trouver le nombre total d'atomes (\(N\)) dans un échantillon, on multiplie le nombre de moles (\(n\)) de la substance par le nombre d'Avogadro.
Formule(s) utilisée(s) :
Données spécifiques :
- Nombre de moles de cuivre (\(n_{\text{Cu}}\)) : \(0.39343 \, \text{mol}\) (résultat de la Q2, en utilisant la valeur plus précise)
- Nombre d'Avogadro (\(N_{\text{A}}\)) : \(6.022 \times 10^{23} \, \text{mol}^{\text{-1}}\)
Calcul :
En arrondissant au nombre de chiffres significatifs approprié (ici, 3 chiffres significatifs basés sur la masse de \(25.0 \, \text{g}\)), on obtient \(2.37 \times 10^{23} \, \text{atomes}\).
Quiz Intermédiaire 3 : Une mole de n'importe quelle substance élémentaire (comme le cuivre) contient :
Quiz Rapide : Testez vos connaissances (Récapitulatif)
4. Qu'est-ce que la mole en chimie ?
5. Pour calculer le nombre d'atomes à partir de la masse d'un échantillon d'un élément, quelles sont les étapes clés dans l'ordre ?
6. Le nombre d'Avogadro (\(N_{\text{A}}\)) est approximativement :
Glossaire
- Atome
- La plus petite particule d'un élément chimique qui conserve les propriétés de cet élément. Constitué d'un noyau (protons et neutrons) et d'électrons.
- Mole (mol)
- L'unité SI de quantité de matière. Une mole contient exactement \(6.02214076 \times 10^{23}\) entités élémentaires (atomes, molécules, ions, etc.). Cette valeur est le nombre d'Avogadro.
- Nombre d'Avogadro (\(N_{\text{A}}\))
- Le nombre d'entités constitutives (généralement des atomes ou des molécules) dans une mole d'une substance donnée. Sa valeur est \(N_{\text{A}} \approx 6.022 \times 10^{23} \, \text{mol}^{\text{-1}}\).
- Masse Molaire (\(M\))
- La masse d'une mole d'une substance. Elle est généralement exprimée en grammes par mole (\(\text{g/mol}\)). Pour un élément, c'est la masse molaire atomique ; pour un composé, c'est la somme des masses molaires atomiques de tous les atomes dans la formule chimique.
- Cuivre (Cu)
- Élément chimique de numéro atomique 29 et de symbole Cu. C'est un métal de transition de couleur rougeâtre.
- Stœchiométrie
- Branche de la chimie qui étudie les relations quantitatives entre les réactifs et les produits dans les réactions chimiques.
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