Mole (unité)

Pour les articles homonymes, voir Mole.

La mole (symbole : mol) est une unité de base du système international, apparue en 1971, qui est principalement utilisée en physique et en chimie. La mole est la quantité de matière d'un système contenant autant d'entités élémentaires qu'il y a d'atomes dans 12 grammes de carbone 12 ; son symbole est mol^[1].

Une mole d’atomes contient environ 6,02214040×10²³ atomes^[2]. Ce nombre est appelé constante d'Avogadro, son symbole est N_A.

Intérêt

Formulé de manière plus compréhensible, la mole est une unité de comptage au même titre que la centaine, la vingtaine ou la douzaine, sauf que cette unité de comptage est immense (environ 600 000 milliards de milliards d'unités). De la même manière qu'il y a autant d'éléments dans une douzaine de pommes que dans une douzaine d'œufs, il y a le même nombre d'atomes dans une mole de carbone que dans une mole de plomb (ie. 602 214 milliards de milliards d'atomes).

Un échantillon de matière de taille macroscopique contient un très grand nombre d'atomes. Par exemple, 6 grammes d'aluminium contiennent environ 1,34×10²³ atomes (134 000 000 000 000 000 000 000 atomes ; soit 134 mille milliards de milliards). Pour éviter l'utilisation d'aussi grands nombres, on a créé une unité de mesure, la mole (dans le cas présent 6 g d'aluminium représentent 0,22 mole d'atomes).

Les transformations chimiques sont schématisées par des équations faisant apparaitre quelques unités d'atomes et de molécules. Le passage à la mole est donc une homothétie qui permet de passer de l'échelle microscopique à une échelle macroscopique où toutes les grandeurs deviennent facilement mesurables.

L'intérêt de la constante d'Avogadro provient du fait que la masse d'une mole d'atomes ou masse molaire atomique, lorsqu'elle est exprimée en grammes, correspond en première approximation au nombre de nucléons de l'atome considéré (27 nucléons pour l'aluminium).

Étymologie

Initialement, on utilisait, en français comme en anglais, le terme molécule-gramme ou 'atome-gramme pour désigner la masse moléculaire (masse molaire). Le terme provenait du latin « molecula », signifiant « masse ». Un diminutif est finalement apparu pour désigner la quantité de matière : la mole^[3].

Multiples

Multiples actuels : Préfixes du système international d'unités.

Comme toutes les unités, les multiples de la mole sont décrits avec les préfixes du système international d'unités. Son sous-multiple le plus courant est la millimole (mmol) = 10^-3 mol. Il est essentiel d'indiquer la nature des entités élémentaires : une mole d’atomes, de molécules, d'ions, d'électrons, d'autres particules, de groupes de particules…

**Anciens multiples et sous-multiples de la mole**^[4]
10ⁿ	Préfixe	Symbole	Nombre en français	Nombre en chiffre
10⁴	myriamole	mamol	Dix mille	10 000
10^-4	myriomole	momol	Dix-millième	0,000 1

Ordre de grandeur

Pour donner un ordre de grandeur, une mole de secondes représenterait un peu plus de 4 millions de fois l'estimation de l'âge de la Terre : ~19×10¹⁵ ans.

Une mole de grains de maïs éclaté permettrait de recouvrir la surface des États-Unis d'une couche uniforme d'une épaisseur d'environ 14 km^[5].

Toujours pour un ordre de grandeur, une mole de grains de sable de 0,1 mm (sable très fin) est contenue dans un volume de 10 km³, soit celui d'un cube de 2,15 km de côté. (cf. livre de référence.)

Enfin, si l'on empilait une mole de feuilles de papier à lettre (épaisseur d'environ 110µm), la hauteur de la pile avoisinerait les 6000 années lumières (1 al~ 10¹³m, 1,1x10-⁴x6.02*10²³~6.10¹⁹m).

Formules

$\mathrm{n = \frac{m}{M}} - Wikipedia Orange$

n : quantité de matière en mol.
m : masse du composé en g
M : masse molaire du composé en $\mathrm{g \cdot mol^{-1}} - Wikipedia Orange$

$\mathrm{n = \frac{V}{V_m}} - Wikipedia Orange$

n : quantité de matière en mol
V : volume du gaz en L (Litres)
V_m : volume molaire du composé en $\mathrm{L \cdot mol^{-1}} - Wikipedia Orange$

$\mathrm{n = \frac{x}{N_A}} - Wikipedia Orange$

n : quantité de matière en mol
x : nombre d'entités chimiques (sans dimension).
N_A : nombre d'Avogadro ( $\mathrm{mol^{-1}} - Wikipedia Orange$ )

$\mathrm{n = C \cdot V} - Wikipedia Orange$

n : quantité de matière en mol
C : concentration molaire en $\mathrm{mol \cdot L^{-1}} - Wikipedia Orange$
V : volume du liquide en L (Litres)

Voir aussi

Notes et références

↑ Bureau international des poids et mesures, « Résolution 3 de la 14e CGPM (1971) »
↑ Mise à jour de la constante d'Avogadro par le projet Avogadro
↑ Étymologie des noms d'unités de mesure
↑ The Edinburgh Encyclopedia
↑ Chemistry & Chemical Reactivity de Kotz,Treichel et Weaver

Articles connexes

Liens externes

La mole sur le site math-sciences de l'académie de Rouen - Octobre 2001
(histoire des sciences) le texte d'Avogadro (1811) à l'origine du Nombre d'Avogadro, en ligne et commenté sur le site BibNum.

[BIPM-0] Bureau international des poids et mesures, « Résolution 3 de la 14e CGPM (1971) »

[1] Mise à jour de la constante d'Avogadro par le projet Avogadro

[2] Étymologie des noms d'unités de mesure

[3] The Edinburgh Encyclopedia

[4] Chemistry & Chemical Reactivity de Kotz,Treichel et Weaver

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Système international d’unités
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Unités dérivées	becquerel · coulomb · degré Celsius · farad · gray · henry · hertz · joule · katal · lumen · lux · newton · ohm · pascal · radian · siemens · sievert · stéradian · tesla · volt · watt · weber
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