Comment déterminer la composition initiale d’un système chimique ?

1. Quelle donnée permet d’atteindre la quantité de matière ?

Commence par un inventaire avec symbole, valeur, unité et conditions. Le nombre d’entités $N$, la masse $m$, le volume de gaz $V$ et le volume de solution ne conduisent pas à la mole par la même relation. La formule chimique précise aussi l’espèce dont tu calcules $n$.

Choisis ensuite le pont adapté : $\text{n=}\frac{N}{N_{\text{A}}}$, $\text{n=}\frac{m}{M}$, $\text{n=}\frac{V}{V_{\text{m}}}$ ou $\text{n=c×V}$. Avant le calcul, rends les unités compatibles ; après, vérifie l’unité obtenue et l’ordre de grandeur. Cette chaine évite de sélectionner une formule à partir des seules lettres présentes.

2. Que compte exactement une mole ?

La mole, symbole mol, est l’unité SI de quantité de matière. Une mole contient exactement $\text{6,02214076×}{10}^{23}$ entités élémentaires spécifiées. La constante d’Avogadro vaut donc exactement $N_{\text{A}}\text{=6,02214076×}{10}^{23}\text{mo}{l}^{\mathrm{-1}}$. Depuis 2019, définir la mole comme le nombre d’atomes contenus dans 12 g de carbone 12 n’est plus la définition du SI.

Il faut nommer l’entité : atome Fe, molécule H₂O, ion Cl⁻ ou autre groupe spécifié. Les relations sont $\text{N=n×}{N}_{\text{A}}$ et $\text{n=}\frac{N}{N_{\text{A}}}$. $N$ est un nombre sans dimension alors que $n$ s’exprime en moles ; leurs valeurs numériques ne peuvent donc pas être confondues.

3. Comment passer de la formule chimique à la masse de l’échantillon ?

La masse molaire d’une espèce est la somme des masses molaires atomiques, chacune multipliée par son indice dans la formule. Ainsi $\text{M(}{H}_2\text{O)=2M(H)+M(O)}$ et $\text{M(}{C}_6{H}_{\mathrm{12}}{O}_6\text{)=6M(C)+12M(H)+6M(O)}$. Elle s’exprime couramment en $\text{g·mo}{l}^{\mathrm{-1}}$.

Pour un corps pur, $\text{n=}\frac{m}{M}$ et réciproquement $\text{m=n×M}$. Écris d’abord les unités : dans $\frac{\text{18,0 g}}{\text{18,0 g·mo}{l}^{\mathrm{-1}}}\text{=1,00 mol}$, les grammes se simplifient. Si le calcul ne laisse pas l’unité attendue, la relation ou la conversion doit être reprise.

4. Comment déterminer chaque espèce dans un mélange solide ou liquide ?

Une composition doit annoncer sa base. Pour une fraction massique, $w_{\text{i}}\text{=}\frac{m_{\text{i}}}{m_{\text{tot}}}$, donc $m_{\text{i}}\text{=}{w}_{\text{i}}\text{×}{m}_{\text{tot}}$. Un pourcentage doit être converti en proportion : $\text{12,0 \%=0,120}$. Une pureté massique se traite de la même manière, mais elle sépare l’espèce recherchée du reste du produit commercial.

Après avoir obtenu la masse de chaque espèce, calcule $n_{\text{i}}\text{=}\frac{m_{\text{i}}}{M_{\text{i}}}$. Ne transforme pas directement une fraction massique en fraction molaire : des espèces de masses molaires différentes ne contiennent pas le même nombre de moles pour une même masse. Contrôle enfin $\text{Σ}{m}_{\text{i}}\text{=}{m}_{\text{tot}}$ ou $\text{Σ}{w}_{\text{i}}\text{=1}$.

5. Pourquoi le volume molaire d’un gaz exige-t-il des conditions ?

Pour un gaz, $V_{\text{m}}\text{=}\frac{V}{n}$, donc $\text{n=}\frac{V}{V_{\text{m}}}$. Le volume molaire dépend notamment de la température et de la pression. Une valeur comme $\text{22,4 L·mo}{l}^{\mathrm{-1}}$ correspond à des conditions particulières ; elle ne doit pas être appliquée automatiquement à tout énoncé.

Utilise la valeur fournie ou justifiée pour les conditions étudiées, puis exprime $V$ et $V_{\text{m}}$ dans la même unité de volume. Par exemple, avec $\text{V=4,80 L}$ et $V_{\text{m}}\text{=24,0 L·mo}{l}^{\mathrm{-1}}$, on obtient $\text{n=0,200 mol}$. Écrire les conditions à côté de $V_{\text{m}}$ empêche d’en faire une constante universelle.

6. Quelle concentration permet de retrouver le soluté ?

La concentration en quantité de matière est $\text{c=}\frac{n_{\text{soluté}}}{V_{\text{solution}}}$, usuellement en $\text{mol·}{L}^{\mathrm{-1}}$. La concentration en masse est $C_{\text{m}}\text{=}\frac{m_{\text{soluté}}}{V_{\text{solution}}}$, usuellement en $\text{g·}{L}^{\mathrm{-1}}$. Dans les deux cas, le volume est celui de la solution finale, pas le volume de solvant versé avant ajustement.

Avec $\text{n=}\frac{m}{M}$, on obtient le pont $\text{c=}\frac{C_{\text{m}}}{M}$ ou $C_{\text{m}}\text{=c×M}$. Convertis les millilitres en litres avant d’utiliser des concentrations par litre. Garde le symbole $C_{\text{m}}$ pour la concentration en masse et $c$ pour la concentration en quantité afin de ne pas mélanger leurs unités.

7. Que dit le spectre UV-visible sur la couleur d’une solution ?

Un spectre d’absorption donne l’absorbance selon la longueur d’onde. Une solution parait colorée parce que certaines radiations visibles sont davantage absorbées que d’autres : la couleur observée est liée à la lumière transmise et se situe approximativement du côté complémentaire de la zone fortement absorbée.

Pour un dosage, choisis généralement une longueur d’onde proche de ${\lambda }_{\text{max}}$ afin d’obtenir une mesure sensible, puis garde cette longueur d’onde pour les étalons et l’inconnue. Le blanc contient le milieu sans l’espèce dosée et sert de référence. L’absorbance $A$ est une grandeur sans dimension.

8. Comment une gamme étalon donne-t-elle une concentration inconnue ?

À longueur d’onde, cuvette et milieu fixés, la loi de Beer-Lambert relie dans son domaine de validité l’absorbance à la concentration : $\text{A=ε×l×c}$, souvent condensée en $\text{A=k×c}$. Prépare plusieurs étalons de concentrations connues, mesure leur absorbance après le blanc, puis représente $A$ en fonction de $c$.

Une inconnue placée à l’intérieur de la gamme peut être déterminée par interpolation. Si son absorbance dépasse le domaine testé, dilue-la, recommence la mesure, puis applique $c_{\text{initiale}}\text{=F×}{c}_{\text{diluée}}$. Vérifie la linéarité, les répétitions et la cohérence du blanc : une droite tracée ne prouve pas à elle seule que toutes les concentrations respectent Beer-Lambert.

Erreurs fréquentes

L'essentiel à mémoriser

• Une donnée physique choisit une relation de conversion vers la mole.
• La constante d’Avogadro possède une valeur exacte dans le SI actuel.
• La masse molaire se construit à partir de la formule chimique.
• La base d’une composition doit être identifiée.
• Le volume molaire dépend des conditions.
• Cₘ et c se distinguent par leur numérateur et leurs unités.
• Le spectre explique absorption et couleur transmise.
• Un étalonnage n’est valable que dans un domaine contrôlé.

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Sources et traçabilité

Dernière vérification : 2026-08-12

1. Programme de spécialité de physique-chimie de Première générale, Bulletin officiel de l’Éducation nationale, consulté le 2026-08-11.
2. Annexe — Programme de physique-chimie de Première générale, Ministère de l’Éducation nationale, consulté le 2026-08-11.
3. Programmes et ressources en physique-chimie — voie générale et technologique, Éduscol, consulté le 2026-08-11.
4. The International System of Units — SI Brochure, 9th edition, Bureau international des poids et mesures, consulté le 2026-08-11.
5. Beer–Lambert law, IUPAC Gold Book, consulté le 2026-08-11.