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La mole est à la mode au lycée

Et pour cause ! Ces cinq échantillons contiennent tous 1 mole de matière. Ils ne se ressemblent en rien, volume, masse, forme, aspect...
L'unité de mesure appelée mole a été inventée pour répondre au problème suivant :
Comment mesurer toutes les quantités de matière ?
Il s'en suit une définition et des méthodes de calcul.

Par définition, 1 mole contient toujours
le même nombre d'entités chimiques.
Par convention, ce nombre est appelé
la constante d'Avogadro et vaut 6,02.10²³mol^-1

soit 600.000 milliards de milliards.

Application :

Prenons l'aluminium. On peut calculer qu'1 mol d'atomes d'aluminium a une masse m=27,0g.
En accord avec la définition, il y a donc 6,02.10²³ atomes d'aluminium dans cet échantillon.

Supposons ensuite, que notre échantillon ait une masse de 13,5g. Il contient deux fois moins d'atomes que celui de 27,0g, soit 3,01.10²³.

Prenons maintenant un échantillon de 2,7g, il contient 10 fois moins d'atomes que l'échantillon de 27,0g, soit 0,602.10²³ atomes.

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Autre exemple :

4 échantillons sont présentés ci-dessus. Sachant qu'une mole de soufre a une masse de 32g et qu'un atome de cuivre est environ deux fois plus lourd qu'un atome de soufre, quelle est la masse d'une mole de cuivre ?

Puisque chacun des 6,02.10²³mol^-1 atomes réunis dans l'échantillon de cuivre est deux fois plus lourd qu'un atome de soufre, le nombre d'atome étant le même dans une mole, la mole de cuivre a une passe de 64g environ.

Tout le monde connait la question piège, "qu'est-ce qui est le plus lourd ? 1kg de plumes ou 1kg de plomb"
Sur le même modèle, on pourrait poser la question "quelle est la quantité la plus grande ? 1 mole de cuivre ou 1 mole de soufre ?"

Exercice 1 :

1 millier de milliards de milliards d'atomes de fer, c'est quelle quantité de matière ?

Exercice 2 :

Sachant qu'une molécule de "sucre" dans l'échantillon montré ci-dessus est environ 11 fois plus lourde qu'un atome de soufre, estimer la masse de l'échantilllon de sucre.

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Réponse 1 :

Ecrivons ce nombre sachant que millier : 10³ et milliard : 10⁹
Soit 1 x 10³ x 10⁹ x 10⁹ = 1 x 10²¹ atomes.
Une mole contient le nombre 6,02x10²³ atomes soit beaucoup plus que 1x10²¹. La quantité de matière correspondante est donc beaucoup plus petite que 1 et plus précisément, elle vaut :

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Réponse 2 :

La mole de soufre a une masse de 32g. Chaque entité regroupée dans l'échantillon de sucre est 11 fois plus lourde que l'entité de l'échantillon de soufre, la mole de sucre est 11 fois plus lourde, soit environ 11 x 32 = 352g.
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