Comment convertir des grammes en moles et vice versa

Le concept de taupe est étroitement lié à tous les aspects de la chimie. C’est une mesure de la quantité de matière et est donc directement liée au nombre d’atomes ou de molécules présents dans un échantillon de toute substance. À bien des égards, le concept d’une taupe n’est pas sans rappeler celui d’une douzaine ou d’une centaine. C’est-à-dire qu’il s’agit simplement d’un nombre ; un très grand nombre, il est vrai, mais un pur nombre après tout.

Mais comment déterminer le nombre d’atomes dans un échantillon de substance si nous ne pouvons pas les voir ? De la même manière que l’on peut estimer le nombre d’oranges dans un sac sans avoir à les compter : Peser quelques oranges pour déterminer leur poids moyen puis peser tout le sac.

Par exemple, si une orange pèse 200 g, alors il y aura 5 oranges dans un kilogramme. Ensuite, si le sac pèse 20 kg, alors il contiendra 20*5=100 oranges. En revanche, si le sac pèse 20 kg mais ne contient pas d’oranges mais des citrons, alors le nombre de citrons dans le sac ne sera pas le même que le nombre d’oranges, puisque les citrons pèsent généralement moins.

On peut dire la même chose du processus inverse. Si nous voulons savoir combien pèse un certain nombre d’oranges ou de citrons, il suffit de multiplier ce nombre par le poids de chacun d’eux.

Le calcul des moles à partir des grammes et vice versa fonctionne de la même manière. Il est basé sur la masse de chaque mole d’un type particulier d’atome ou de molécule.

Ensuite, nous verrons différentes manières d’effectuer le calcul des moles à partir de la masse d’une substance, ainsi que le calcul de la masse d’une substance à partir du nombre de moles. Chacune de ces trois manières d’effectuer les calculs est parfaitement valable et donnera le même résultat, bien que certaines soient plus pratiques que d’autres dans certains contextes, comme expliqué ci-dessous.

Calcul de la masse molaire

Comme dans l’exemple du sac d’oranges, il fallait connaître le poids d’une orange afin de déterminer le nombre d’oranges dans le sac, pour calculer le nombre de moles à partir de grammes, il fallait connaître la masse de chaque mole de particules afin de déterminer le nombre de moles présentes dans un échantillon. Ceci est connu comme la masse molaire, et est numériquement égal à la masse moléculaire, que nous pouvons calculer à partir de la formule moléculaire de la substance et des poids atomiques des éléments qui la composent.

Cela se fait simplement en ajoutant les poids atomiques de chaque atome qui compose le composé ou l’élément. Par exemple, si nous voulons calculer les moles de nitrate de sodium à partir de sa masse en grammes, nous devons déterminer la masse molaire du nitrate de sodium, dont la formule est NaNO ₃ . Cela se fait en additionnant les masses atomiques de sodium, d’azote et de trois atomes d’oxygène :

Comme nous pouvons le voir dans le tableau, aucune des quantités n’a d’unités. En effet, les poids atomiques sont des quantités relatives et sans dimension. La même chose se produit avec le poids moléculaire, qui est calculé à partir desdits poids atomiques relatifs.

Cependant, la définition des unités de poids atomique relatif, ainsi que la façon dont la mole a été définie, garantissent que le poids moléculaire est numériquement égal à la masse molaire. La seule différence est que lorsque nous parlons de masse molaire, nous entendons la masse de la substance qui contient exactement 1 mol de substance, donc des unités de g/mol lui sont ajoutées.

Maintenant que nous savons comment calculer la masse molaire de toute substance compte tenu de sa formule moléculaire, voyons comment la formule moléculaire est utilisée pour déterminer le nombre de moles à partir de la masse donnée en grammes.

1. La méthode de la règle de trois

La manière la plus simple et la plus intuitive de calculer le nombre de moles à partir de la masse en grammes et vice versa consiste à utiliser une simple règle de trois. Cette règle est basée sur le concept de masse molaire. Autrement dit, cela part du fait que la masse molaire correspond à la masse en grammes qui contient 1 mole d’unités d’une substance.

Cette méthode est très utile pour s’habituer à la notion de moles et pour faciliter la compréhension des calculs stoechiométriques. Cependant, il est beaucoup plus long que nécessaire et peut être inadapté lorsque de nombreux calculs de moles doivent être effectués dans le même problème.

Exemple 1

Si on prend l’exemple du nitrate de sodium dont la masse molaire, on vient de le voir, est de 85 g/mol, et qu’on voudrait déterminer le nombre de moles présentes dans 170g de ladite substance, alors on peut se poser la question suivante :

Si nous savons que dans 85 g de nitrate de sodium il y a 1 mole dudit composé, alors dans 170 g combien y aura-t-il de moles ?

C’est le cas classique d’une règle de trois dans laquelle trois variables connues sont reliées par des proportions à une inconnue, qui dans ce cas est le nombre de moles. Sa solution se pose comme suit :

Les règles de trois sont résolues en multipliant les extrémités de la diagonale connue et en divisant le produit par la valeur de l’autre coin. Dans cet exemple :

Comme on peut le voir, les unités de masse de NaNO ₃ sont simplifiées et le résultat est exprimé en moles de NaNO ₃ .

Exemple 2

Supposons maintenant que nous voulions calculer la masse de 0,125 mole de nitrate de sodium. Nous pouvons partir de la même règle de trois ci-dessus, mais dans ce cas nous connaissons le coin inférieur droit au lieu de celui de gauche, puisque c’est là que se trouve le nombre de mœurs.

Dans ce cas, la solution consiste à multiplier et diviser les coins opposés au cas précédent :

2. Calcul du nombre de moles à partir de grammes par formule

La deuxième façon de calculer le nombre de moles consiste à utiliser la formule des moles. C’est une formule très simple qui dit que le nombre de moles n’est rien de plus que le rapport entre la masse d’une substance et sa masse molaire. C’est-à-dire:

La méthode des formules est pratique pour certaines personnes qui utilisent fréquemment des formules et pour qui apprendre une formule de plus n’est pas un problème. D’autre part, la formule du nombre de moles est très pratique lorsque nous avons besoin d’une certaine relation mathématique pour résoudre des problèmes à multiples inconnues qui doivent être résolus au moyen de systèmes d’équations.

En fait, c’est peut-être l’une des formules les plus utilisées en chimie, il est donc essentiel de la mémoriser et de pratiquer son utilisation.

Dans le cas où nous avons besoin de calculer la masse, nous n’avons qu’à isoler m de la formule.

Exemple 3

Calculons le nombre de moles présentes dans 150 g d’acide acétique (CH ₃ COOH), sachant que les masses atomiques du carbone, de l’hydrogène et de l’oxygène sont respectivement de 12, 1 et 16.

Dans ce cas, comme on ne connaît pas la masse molaire, il faut commencer par là.

Ainsi, le poids moléculaire de l’acide acétique est de 60, ce qui implique que sa masse molaire est de 60 g/mol. Par conséquent, nous avons les données suivantes :

• m = 150g
• MM = 60 g/mol

Maintenant, tout ce que nous avons à faire est d’utiliser la formule pour calculer les grains de beauté et le tour est joué !

Exemple 4

Calculons maintenant les grammes d’acide acétique présents dans 15 moles de cette substance. Dans ce cas, nous utilisons la deuxième formule résolue.

3. Calcul du nombre de moles à partir de grammes en tant que transformation d’unités

Si ce que nous recherchons est le moyen le plus pratique et le plus rapide pour effectuer le calcul des moles à partir des grammes, la méthode des facteurs de conversion est sans aucun doute la méthode à choisir. Cela sert non seulement à calculer les moles à partir des grammes, mais aussi pour le processus inverse, c’est-à-dire le calcul des grammes à partir des moles.

Le processus est basé sur l’utilisation de facteurs de conversion d’unités et le concept de masse molaire. Nous savons de ce concept que 1 mole de substance équivaut à une masse molaire de ladite substance.

Par exemple, dans le cas de l’acide acétique dont le poids moléculaire est de 60, on peut écrire l’équivalence suivante :

Cette équivalence peut être réarrangée vers les deux côtés, donnant lieu à deux facteurs de conversion différents dont les valeurs sont 1. C’est-à-dire que pour l’acide acétique, il est vérifié que :

Le fait que la valeur des deux fractions soit 1 signifie que nous pouvons multiplier n’importe quelle quantité par ces fractions et cela ne changerait pas leur valeur. C’est pourquoi on les appelle facteurs unitaires. Pour calculer le nombre de moles à l’aide des facteurs de conversion, il suffit de multiplier par le facteur qui annule les unités de masse et met les moles au numérateur, c’est-à-dire le facteur de gauche.

Au lieu de cela, si nous voulons calculer les grammes à partir des moles, nous utilisons le facteur de droite.

Exemple 5

Calculons le nombre de moles présentes dans 0,120 g de chlorure de sodium (NaCl), sachant qu’il a un poids moléculaire de 58,5.

Dans ce cas, tout ce que nous devons faire est de nous rappeler que dans ce cas, 1 mole de chlorure de sodium équivaut à 58,5 g de sel et vice versa et nous devons utiliser ces informations pour créer le facteur de conversion d’unité approprié et multiplier par la masse en grammes .

Puisque nous partons de grammes, et que ceux-ci sont au numérateur, nous devons utiliser un facteur unitaire qui a des grammes au dénominateur pour qu’ils soient simplifiés, tandis que le nombre de moles doit aller au numérateur pour que le résultat reste dans les unités que Nous recherchons :

Exemple 6

Calculons maintenant combien de grammes de sel nous devons peser pour obtenir 2.8.10 ^-4 moles de sel. Dans ce cas, la procédure est exactement la même, sauf que nous devons utiliser l’autre facteur unitaire :

Les références

Domaine des sciences. (2022, 13 janvier). La taupe en chimie et nombre de taupes avec exercices résolus . https://www.areaciencias.com/quimica/mol/

González, A. (2014, 12 février). FQ1 Calculer les moles à partir de la masse . Slideshare. https://www.slideshare.net/onio72/fq1-calculo-moles-a-partir-de-la-masa

Règle de trois . (2019, 2 septembre). Mineduc.gob.gt. https://www.mineduc.gob.gt/DIGECADE/documents/Telesecundaria/Recursos%20Digitales/2o%20Recursos%20Digitales%20TS%20BY-SA%203.0/06%20MATEMATICA/U5%20pp%20122%20regla%20de% 20trois.pdf

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