Mole (unité)

La mole (symbole : mol) est une des unités de base du Système international, adoptée en 1971, qui est principalement utilisée en physique et en chimie. La mole est la quantité de matière d'un système contenant exactement  élémentaires (atomes, ions, molécules).

Ce nombre, appelé « nombre d'Avogadro », correspond à la valeur numérique fixée de la constante d’Avogadro, , lorsqu’elle est exprimée en . 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 .

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

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  de milliards d'atomes ou  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  (, soit  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,  d'aluminium représentent  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 , et l'atome d'aluminium contient ).

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, ). Son multiple le plus employé est la kilomole (kmol, ).

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

Formules 

La quantité de matière  en moles (mol) peut être calculée selon :

avec :
  le nombre d'entités chimiques (sans dimension) ;
  le nombre d'Avogadro () ;

avec :
  la masse du composé en grammes (g) ;
  la masse molaire du composé en grammes par mole () ;

avec:
  le volume du gaz en litres (l) ;
  le volume molaire du composé en litres par mole () ;

avec :
  la concentration molaire en moles par litre () ;
  le volume du composé en litres (l).

Notes et références

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, .
 (Histoire des sciences) Le texte d'Avogadro (1811) à l'origine du nombre d'Avogadro, en ligne et commenté sur le site BibNum.
 .

Unité SI de base
Unité de chimie