2.8 : La Mole

Parce que les atomes et les molécules sont extrêmement petits, il y en a un grand nombre dans tout échantillon macroscopique. Le 1 cm3 de mercure mentionné dans l’introduction aux moles contiendrait 4,080 x 1022 atomes de mercure, par exemple, et les 3,47 cm3 de brome en contiendraient deux fois plus (8,160 x 1022). Les très grands nombres impliqués dans le comptage des particules microscopiques sont peu pratiques à envisager ou à écrire. C’est pourquoi les chimistes ont choisi de compter les atomes et les molécules en utilisant une unité appelée la mole. Une mole (en abrégé mol) représente 6,022 x 1023 des particules microscopiques qui composent la substance en question. Ainsi, 6,022 x 1023 atomes de Br sont appelés 1 mol de Br. Les 8,160 x 1022 atomes de l’échantillon dont nous avons discuté seraient

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L’idée d’utiliser un grand nombre comme unité pour mesurer le nombre d’objets que nous possédons n’est pas propre aux chimistes. Les œufs, les beignets et bien d’autres choses sont vendus à la douzaine – une unité de douze articles. Les objets plus petits, comme les crayons, peuvent être commandés par 144, c’est-à-dire par unité brute, et le papier est conditionné en rames, chacune contenant 500 feuilles. Un chimiste qui se réfère à 0,1355 mol Br ressemble beaucoup à un gérant de librairie qui commande 2½ douzaines de sweat-shirts, 20 bruts de crayons ou 62 rames de papier.

Il y a cependant une différence de degré, car l’unité du chimiste, 6,022 x 1023, est très grande. Une pile de papier contenant une mole de feuilles s’étendrait sur plus d’un million de fois la distance de la terre au soleil, et 6,022 x 1023 grains de sable couvriraient toute la terre du monde sur une profondeur de près de 2 pieds. De toute évidence, il y a un grand nombre de particules dans une mole de quoi que ce soit.

Pourquoi les chimistes ont-ils choisi un nombre aussi inhabituel que 6,022 x 1023 comme unité avec laquelle compter le nombre d’atomes ou de molécules ? Il est certain qu’un beau nombre rond serait plus facile à retenir. La réponse est que le nombre de grammes dans la masse d’une mole d’atomes d’un élément est le poids atomique de cet élément. Par exemple, 1 mole d’atomes de mercure contient non seulement 6,022 x 1023 atomes, mais sa masse de 200,59 g s’obtient commodément en ajoutant l’unité gramme au tableau des poids atomiques. Voici quelques autres exemples

Ici et dans les calculs ultérieurs, les poids atomiques sont arrondis à deux décimales, sauf si, comme dans le cas de H, il resterait moins de quatre chiffres significatifs.

La masse d’une mole de molécules peut également être obtenue à partir des poids atomiques. De même qu’une douzaine d’œufs comportera une douzaine de blancs et une douzaine de jaunes, une mole de molécules de CO contiendra une mole d’atomes de C et une mole d’atomes de O.

La masse d’une mole de CO est donc

La masse moléculaire du CO (28,01) exprimée en grammes est la masse d’une mole de CO. D’autres exemples figurent dans le tableau \(\PageIndex{1}\).

Tableau \(\PageIndex{1}\) : Poids moléculaire

Molécule	Poids moléculaire	Masse de 1 Mol de molécules
Br2	2(79.90) = 159,80	159,80 g
O2	2(16,00) = 32,00	32,00 g
H2O	2(1.008) + 16 = 18,02	18,02 g
HgBr2	200,59 + 2(79,90) = 360,39	360,39 g
Hg2Br2	2(200.59) + 2(79,90) = 560,98	560,98 g

Il est important de préciser à quel type de particule se réfère une mole. Une mole d’atomes de Br, par exemple, comporte deux fois moins d’atomes (et une masse deux fois moins grande) qu’une mole de molécules de Br2. Il est préférable de ne pas parler d’une mole de brome sans préciser si l’on veut dire 1 mol de Br ou 1 mol de Br2.