⚖️ La mole : compter en pesant
Compter les grains de sel un par un ? Il te faudrait des milliards de milliards d'années ! Les chimistes ont trouvé l'astuce : ils comptent en pesant. Verse, tare, pèse, et regarde la balance te dire combien de molécules se cachent dans ta cuillère… puis fabrique ta propre molécule dans l'atelier.
🧪 Mode d'emploi : règle les curseurs (à droite, ou sous l'animation sur téléphone), lance avec ▶, observe les mesures et relève les 🎯 défis. Le bouton ⛶ agrandit l'animation, idéal sur téléphone à l'horizontale.
Ce que tu vois
- Une mole est un paquet de 6,02 × 1023 entités (atomes, molécules ou ions) : c'est la constante d'Avogadro NA. Le nombre affiché est gigantesque même pour une pincée.
- La masse molaire M est la masse d'une mole : on l'obtient en additionnant les masses molaires des atomes de la formule, par exemple M(H2O) = 2 × 1,0 + 16,0 = 18,0 g/mol.
- Avec la balance, on mesure une masse m, et on en déduit la quantité de matière n = m / M, puis le nombre d'entités N = n × NA.
- Si l'on oublie de tarer, la masse lue contient celle du bécher : le calcul de n est faux ! On tare toujours avec le récipient vide.
- Sur l'étagère, chaque cube contient le même nombre d'entités, 6,02 × 1023. Pourtant la mole de fer est petite et compacte (55,8 g), alors que celle de sucre est bien plus lourde et volumineuse (342 g) : chaque molécule de saccharose compte 45 atomes.
Expériences à faire
- Pèse 10 g de sel, puis 10 g de sucre : lequel contient le plus d'entités ? Pourquoi ?
- Combien de moles de sucre y a-t-il dans un morceau de sucre de 6 g ?
- Dans l'atelier, construis le méthane puis le dioxyde de carbone : pourquoi la balance refuse-t-elle de les peser ?
- Qu'est-ce qui est le plus lourd : une mole d'eau ou une mole de fer ? Une molécule d'eau ou un atome de fer ?
- Choisis ✏️ Mon espèce et donne la masse molaire de l'espèce de ton choix (la vitamine C : M = 176,1 g/mol, ρ = 1,65 g/cm³) : quelle masse faut-il peser pour en avoir 0,1 mol ?
La chimie derrière l'animation
- Constante d'Avogadro : NA = 6,02 × 1023 mol−1. Quantité de matière : n = N / NA (en mol).
- Masse molaire moléculaire : somme des masses molaires atomiques, par exemple M(C12H22O11) = 12 × 12,0 + 22 × 1,0 + 11 × 16,0 = 342,0 g/mol.
- Relation entre masse et quantité de matière : n = m / M, avec m en g et M en g/mol. Exemple : 29,25 g de NaCl (M = 58,5 g/mol) correspondent à 0,500 mol.
- Masse d'une entité : mentité = M / NA ; une molécule d'eau pèse 18,0 / 6,02 × 1023 ≈ 3,0 × 10−23 g, soit 3,0 × 10−26 kg.
- Volume d'une mole d'un liquide ou d'un solide : V = M / ρ (18 cm3 pour l'eau, 7,1 cm3 pour le fer). Pour un gaz à 20 °C sous 1 bar, une mole occupe environ 24 L.
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