Mole (unité)

Portrait d'Amedeo Avogadro, qui a inspiré la constante Avogadro.

Amedeo Avogadro, qui a inspiré la constante d'Avogadro.

La mole (symbole : mol<ref name="BIPM">Modèle:Lien web.</ref>) est une des unités de base du Système international, adoptée en 1971<ref>La définition rigoureuse de la mole a été proposée en 1967 et adoptée en 1971 Modèle:Pdf, Modèle:P..</ref>, qui est principalement utilisée en physique et en chimie. La mole est la quantité de matière d'un système contenant exactement Modèle:Nb élémentaires (atomes, ions, moléculesModèle:Etc.)<ref>Modèle:Ouvrage.</ref>.

Ce nombre, appelé « nombre d'Avogadro », correspond à la valeur numérique fixée de la constante d’Avogadro, <math>N_\text{A}</math>, lorsqu’elle est exprimée en Modèle:Nb<ref>Modèle:Lien web.</ref>. Pour donner un ordre de grandeur, le même nombre en grains de maïs permettrait de recouvrir la surface des États-Unis d'une couche uniforme d'une épaisseur d'environ Modèle:Nb<ref>Modèle:Ouvrage.</ref>.

Le BIPM a adopté cette valeur dans les résolutions de la Modèle:26e CGPM en Modèle:Date-, elle est applicable à partir du Modèle:Date-. Cette définition remplace celle posée en 1971 par la Modèle:14e qui définissait la mole comme Modèle:Citation.

Intérêt

La mole est une unité de comptage, au même titre que la centaine, la vingtaine ou la douzaine, mais qui ne sert qu’à compter les atomes ou les molécules. Elle a la particularité d’être immense (environ six cent mille milliards de milliards d'unités). De la même manière qu'il y a autant d'éléments dans une douzaine de pommes que dans une douzaine d'œufs, il y a le même nombre d'entités dans une mole de carbone que dans une mole de plomb (c'est-à-dire Modèle:Nb de milliards d'atomes ou Modèle:Nb d'atomes en échelle longue).

Un échantillon de matière de taille macroscopique contient un très grand nombre d'atomes. Par exemple, 6 grammes d'aluminium contiennent environ Modèle:Nb (Modèle:Nb, soit Modèle:Nb de milliards). Pour simplifier l’écriture en évitant l'utilisation d'aussi grands nombres, on a créé une unité de mesure, la mole (dans le cas présent, Modèle:Nb d'aluminium représentent Modèle:Nb d'atomes).

Les transformations chimiques sont modélisées par des équations faisant apparaître quelques unités d'atomes et de molécules. Le passage à la mole est donc une homothétie qui permet de passer de l'échelle microscopique à une échelle macroscopique où toutes les grandeurs deviennent facilement mesurables.

L'intérêt de la constante d'Avogadro provient du fait que la masse d'une mole d'atomes (ou masse molaire atomique), lorsqu'elle est exprimée en grammes, correspond en première approximation au nombre de nucléons de cet atome (l'aluminium a une masse molaire de Modèle:Nb, et l'atome d'aluminium contient Modèle:Nb).

Étymologie

Initialement, on utilisait les termes molécule-gramme et atome-gramme pour désigner la masse moléculaire (masse molaire). Le terme molécule est formé à partir du mot latin moles, signifiant « masse », sous l’influence de corpuscule, qui désigne quelque chose de très petit. Une abréviation est finalement apparue pour désigner la quantité de matière : la mole.

Le nom de « mole » date de 1897 et est une reprise (francisée dans la prononciation) de l'unité allemande Mol, utilisée par le chimiste Wilhelm Ostwald en 1894.

Multiples

Comme toutes les unités, les multiples de la mole sont décrits avec les préfixes du Système international d'unités. Son sous-multiple le plus courant est la millimole (mmol, Modèle:Nb). Il est essentiel d'indiquer la nature des entités élémentaires : une mole d’atomes, de molécules, d’ions, d’électrons, d’autres particules, de groupes de particulesModèle:Etc.

10n	Préfixe	Symbole	Nombre<ref>L'échelle longue utilisée ici est la référence dans les pays francophones, notamment en France et au Canada, ainsi que, généralement, en Europe (sauf en Grande-Bretagne). L'échelle courte est utilisée avant tout par les États-Unis d'Amérique, le Brésil, la Grande-Bretagne et les autres pays de langue anglaise (sauf le Canada).</ref>
Modèle:Nb	quettamole	Qmol	Quintillion
Modèle:Nb	ronnamole	Rmol	Quadrilliard
Modèle:Nb	yottamole	Ymol	Quadrillion
Modèle:Nb	zettamole	Zmol	Trilliard
Modèle:Nb	examole	Emol	Trillion
Modèle:Nb	pétamole	Pmol	Billiard
Modèle:Nb	téramole	Tmol	Billion
Modèle:Nb	gigamole	Gmol	Milliard
Modèle:Nb	mégamole	Mmol	Million
Modèle:Nb	kilomole	kmol	Mille
Modèle:Nb	hectomole	hmol	Cent
Modèle:Nb	décamole	damol	Dix
Modèle:Nb	mole	mol	Un
Modèle:Nb	décimole	dmol	Dixième
Modèle:Nb	centimole	cmol	Centième
Modèle:Nb	millimole	mmol	Millième
Modèle:Nb	micromole	μmol	Millionième
Modèle:Nb	nanomole	nmol	Milliardième
Modèle:Nb	picomole	pmol	Billionième
Modèle:Nb	femtomole	fmol	Billiardième
Modèle:Nb	attomole	amol	Trillionième
Modèle:Nb	zeptomole	zmol	Trilliardième
Modèle:Nb	yoctomole<ref>Une yoctomole correspond à moins d'un atome ; cinq yoctomoles est la quantité minimale correspondant à quelque chose de concret, et correspond à environ trois atomes.</ref>	ymol	Quadrillionième
Modèle:Nb	rontomole	rmol	Quadrilliardième
Modèle:Nb	quectomole	qmol	Quintillionième

Formules

La quantité de matière <math>n</math> en moles (mol) peut être calculée selon :

avec :

• <math>N</math> le nombre d'entités chimiques (sans dimension) ;
• <math>N_\text{A}</math> le nombre d'Avogadro (Modèle:Nb) ;

avec :

• <math>m</math> la masse du composé en grammes (g) ;
• <math>M</math> la masse molaire du composé en grammes par mole (Modèle:Nb) ;

Modèle:Centrer</math>}}

avec:

• <math>V</math> le volume du gaz en litres (l) ;
• <math>V_\text{m}</math> le volume molaire du composé en litres par mole (Modèle:Nb) ;

avec :

• <math>C</math> la concentration molaire en moles par litre (Modèle:Nb) ;
• <math>V</math> le volume du composé en litres (l).

Voir aussi

Articles connexes

• Concentration molaire
• Grandeur molaire
• Grandeur molaire partielle
• Journée de la Mole
• Masse molaire
• Nombre d'Avogadro
• Volume molaire

Liens externes

• La mole, sur le site math-sciences de l'académie de Rouen, Modèle:Date-.
• (Histoire des sciences) Le texte d'Avogadro (1811) à l'origine du nombre d'Avogadro, en ligne et commenté sur le site BibNum.
• Modèle:Lien web.