5. Quantités de matière

 

En chimie, il est important de déterminer les quantités de matière afin de prévoir les réactions chimiques. Ainsi, dans un comprimé, les quantités de molécules du médicament sont mesurées avec soin afin que celui-ci soigne sans être dangereux pour le patient.

 

A- Le problème de comptage…

 

Mais quel nombre N d’atomes peut bien contenir un clou en fer ?

 

Afin de répondre à cette question, on précise que le fer a pour nombre de masse A=56, et pour numéro atomique Z = 26. Et on rappelle la masse d’un nucléon : m_n=1,67.10^-27 kg.

 

1. Proposer un protocole (expériences, mesures, calculs…) permettant de répondre à la question.

On mesure la masse m d’un clou à l’aide d’une balance et on calcule la masse m_a d’un atome de fer. Le rapport de ces 2 grandeurs nous donne le nombre N d’atomes de fer contenus dans le clou.

 

2. Faire valider le protocole par le professeur puis le réaliser pour répondre à la question.

Masse du clou en fer : m = 6,5 g

Masse d’un atome de fer :

Nombre d’atomes de fer contenu dans le clou :

 

3. Si l’on pouvait compter les atomes, à raison d’un par seconde, combien de temps faudrait-il pour les compter tous ? Exprimer ce temps en années… Commentez !

Nombre de secondes contenues dans une année (365,25 jours) :

Il faudrait 6,9´10²⁵ secondes, soit  

Nous n’aurions pas assez d’une vie pour les compter !!