Thème :  constitution et transformations de la matière  Cité scolaire André Chamson

TP 7 : masse d'un atome, la mole

Objectifs : - savoir calculer la masse d'un atome (ou un ion) - savoir compter des entités chimiques et utiliser la mole comme unité.

I°)    Comment dénombrer un grand nombre d’objets identiques    ?

Première situation :

a°) Élaborer une méthode pour pouvoir compter rapidement le nombre de feuilles dans le paquet présent au bureau. Réaliser votre méthode.

Deuxième situation :

b°) Combien de grains de riz contient ce paquet commercial ci-dessus ? Réaliser votre méthode.

Conclusion : quelle méthode utilise-t-on pour collecter de grandes quantités d’objets identiques ?

II°)    Masse d'un atome   

Doc : masse des particules

La masse d'un atome est concentrée dans son noyau. On peut négliger la masse des électrons.

La formule qui permet de calculer la masse d'un atome ZAX est simplement : matome = A×mnucléon avec

mnucléon = 1,67×10-27 kg (car mp ≈ mn).

1°) Compléter le schéma du document précédent.

2°) a°) Comparer la masse des protons et des neutrons. b°) Pourquoi peut-on négliger la masse des électrons ?

3°) Pourquoi dit-on que la masse d'un atome est concentrée dans son noyau ?

Particules Symbole Masse

nu

cléo

ns

proton p mp = 1,673×10-27 kg

neutron n mn = 1,675×10-27 kg

électron e- me- = 9,1×10-31 kg

4°) a°) Calculer la masse d'un atome de fer : 2656Fe

b°) Au bureau, se trouve un clou en fer. Élaborer une méthode pour trouver le nombre NFe d'atomes de fer qu'il contient. Réaliser votre méthode.

5°) Que constatez vous pour le chiffres trouvé précédemment. Si on devait compter les atomes de ce clou à raison de un par seconde, combien d'années cela prendrait-il ?

III°)    Le paquet du chimiste    : la mole

Doc 2 : la mole, le paquet du chimiste

A l’échelle macroscopique, le nombre d’atomes, de molécules ou d’ions (objets microscopiques) estgigantesque. Le chimiste compte par «paquets». On appelle ces paquets mole.

Il a été convenu que tous les paquets posséderaient le même nombre d’entités chimiques. Ce nombre estappelé constante d’Avogadro, notée NA, et correspond à 6,02×1023 entités.

Le nombre de paquets n contenu dans un échantillon de matière est appelé quantité de matière est son unité estmol.

Un composé contient N entités. On peut faire n paquets et chaque paquet contient NA entités.

1°) Écrire la formule qui exprime n en fonction de N et NA. Donner les unités de chaque grandeur.

Application :2°) On possède n = 3,5 mol d'atomes de cuivre. Combien d'atomes cela fait-il ?

3°) On possède N = 2,78 × 1024 atomes de cuivre. Combien de moles cela fait-il ?

On possède n = 0,25 mol d'eau. 4°) a°) Combien de molécules d'eau H2O cela fait-il ? b°) Combien d'atomes d'oxygène O et d'hydrogène H cela fait-il ?

Application : la bouteille magique !

Protocole :- Avec une éprouvette graduée, verser dans un erlenmeyer de 250 mL, n = 7,00 mol d'eau H2O. - Ajouter n = 0,016 mol de glucose C6H12O6 en poudre.- Rajouter avec des gants, n = 0,060 mol d'hydroxyde de sodium NaOH en pastille (attention).- Puis mettre 3 gouttes de bleu de méthylène.- Boucher l'erlenmeyer, secouer pour dissoudre puis laisser reposer.

Données :  11H , 8

16O , 612C , 11

23Na , mnucléon = 1,67×10-24 g, NA = 6,02×1023 mol-1

Travail : 1°) Calculer le nombre N des molécules à prélever (sauf le bleu de méthylène).

2°) a°) Calculer la masse des atomes des données. b°) Calculer alors la masse d'une molécule de chaque espèce intervenant dans le protocole.

3°)  Des questions 1 et 2b, en déduire les masses à peser pour réaliser l'expérience.

- Réécrire alors le protocole de la bouteille magique de tel manière à ce que l'on puisse faire directement les mesures. Réaliser alors le protocole. Qu'observez-vous ?

NOM du professeur : Roux Date d’utilisation du matériel : de 13H à 17H Classe : 2ndeSalle : chimieNombre de paillasses : 12

Matériel et produits par paillasse élève

MATÉRIEL PRODUITS et RÉACTIFS- 1 erlenmeyer de 250 mL environ + bouchon.- 1 petit pot en plastique + spatule- 1 éprouvette graduée de 200 mL + pipette Pasteur plastique.- bleu de méthylène en flacon compte gouttes.- 1 pissette d'eau distillée.

- rien

Bureau professeur

MATÉRIEL PRODUITS et RÉACTIFS- 1 boite de riz 1 kg (le riz dans la boite métallique)- 1 paquet de feuilles blanches A4.

- Sous la hottes : soude en pastilles + gants + 2 balances + 2 spatules- Au bureau : pot de glucose en poudre + 2 spatules + 2 balances

                                                                                                                                                      MERCI Danielle