Mole (unité)

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Introduction

La mole (symbole : mol) est une unité de base du système international, apparue en 1971, qui est principalement utilisée en physique et en chimie. La mole est la quantité de matière d'un système contenant autant d'entités élémentaires qu'il y a d'atomes dans 12 grammes de carbone 12 ; son symbole est mol.

Une mole d’atomes contient environ 6,02214179(30)×10 atomes. Ce nombre est appelé constante d'Avogadro, son symbole est N.

Formulé de manière plus compréhensible, la mole est une unité de comptage au même titre que la centaine, la vingtaine ou la douzaine, sauf que cette unité de comptage est immense (environ 600 000 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'atomes dans une mole de carbone que dans une mole de plomb (ie. 602 214 milliards de milliards d'atomes).

Un échantillon de matière de taille macroscopique contient un très grand nombre d'atomes. Par exemple, 6 grammes d'aluminium contiennent environ 1,34×10 atomes (134 000 000 000 000 000 000 000 atomes ; soit 134 mille milliards de milliards). Pour éviter l'utilisation d'aussi grands nombres, on a créé une unité de mesure, la mole (dans le cas présent 6 g d'aluminium représentent 0,22 mole d'atomes). La masse d'une mole de matière ou masse molaire, lorsqu'elle est exprimée en grammes, correspond en première approximation au nombre de nucléons de l'élément (27 nucléons pour l'aluminium).

Étymologie

Au départ, la langue anglaise utilisait le terme de molécule-gramme ou d'atome-gramme pour désigner la masse moléculaire (masse molaire). Le terme provenait du latin « molecula », signifiant « masse ». Un diminutif est finalement apparu pour désigner la quantité de matière : la mole.

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) = 10 mol. 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 particules…

10	Préfixe	Symbole	Nombre
10	yottamole	Ymol	Quadrillion
10	zettamole	Zmol	Trilliard
10	examole	Emol	Trillion
10	pétamole	Pmol	Billiard
10	téramole	Tmol	Billion
10	gigamole	Gmol	Milliard
10	mégamole	Mmol	Million
10	kilomole	kmol	Mille
10	hectomole	hmol	Cent
10	décamole	damol	Dix
10	mole	mol	Un
10	décimole	dmol	Dixième
10	centimole	cmol	Centième
10	millimole	mmol	Millième
10	micromole	μmol	Millionième
10	nanomole	nmol	Milliardième
10	picomole	pmol	Billionième
10	femtomole	fmol	Billiardième
10	attomole	amol	Trillionième
10	zeptomole	zmol	Trilliardième
10	yoctomole	ymol	Quadrillionième

10	Préfixe	Symbole	Nombre en français	Nombre en chiffre
10	myriamole	mamol	Dix mille	10 000
10	myriomole	momol	Dix-millième	0,000 1

Ordre de grandeur

Pour donner un ordre de grandeur, une mole de secondes représenterait un peu plus de 4 millions de fois l'estimation de l'âge de la Terre : ~19×10 ans.

Une mole de grains de maïs éclaté permettrait de recouvrir la surface des États-Unis d'une couche uniforme d'une épaisseur d'environ 14 km.

Toujours pour un ordre de grandeur, une mole de grains de sable de 0,1 mm (sable très fin) est contenue dans un volume de 10 km, soit celui d'un cube de 2,15 km de côté. (cf: livre de référence.)

Formules

n = \frac{m}{M}

n : quantité de matière en mol .
m : masse du composé en g
M : masse molaire du composé en $g \cdot mo l^{- 1}$

n = \frac{V}{V _{m}}

n : quantité de matière en mol
V : volume du gaz en L (Litres)
V : volume molaire du composé en $L \cdot mo l^{- 1}$

n = \frac{x}{N _{A}}

n : quantité de matière en mol
x : nombre d'entités chimiques (sans dimension).
N : nombre d'Avogadro (mol )

n = C \cdot V

n : quantité de matière en mol
C : concentration molaire en $mol \cdot L^{- 1}$
V : volume du liquide en L (Litres)