Article de référence | Réf : K95 v1

Conclusion
Le nombre d'Avogadro et la notion de mole

Auteur(s) : Mireille DEFRANCESCHI

Date de publication : 10 mai 2013

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RÉSUMÉ

Le nombre d'Avogadro est un invariant physique qui a été proposé comme une hypothèse en 1811, et conceptuellement défini seulement en 1955. Sa détermination est toujours au centre de recherches actuelles. Fortement connecté à de nombreuses unités du système international, une vaste collaboration internationale cherche à "compter" les atomes contenus dans des sphères d'un kilogramme d'un monocristal presque parfait de silicium enrichi en 28Si, afin d'obtenir une valeur plus précise du kilogramme-étalon ce qui permettra en retour de déterminer la constante d'Avogadro.

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ABSTRACT

Avogadro's number and the mole concept

The Avogadro's number is a physical invariant which was put forward as a hypothesis in 1811 and was not conceptually defined until 1955. Its determination is still at the core of recent research. Strongly connected to many units of the international system, a large international collaboration is trying to "count" the atoms contained in 1 kg of quasi-perfect spheres made of a silicon crystal highly enriched with 28Si in order to obtain a more precise value of the standard kilogram which will allow in turn for the determination of the Avogadro's constant.

Auteur(s)

INTRODUCTION

Le nombre d'Avogadro est une des constantes fondamentales. Elle est utilisée par les chimistes pour relier le monde microscopique des molécules à celui macroscopique des expériences et par les physiciens pour définir la masse des objets à partir de leurs constituants élémentaires.

En chimie, on doit tantôt parler de grandes quantités de matière, tantôt de petites. En pratique, un chimiste doit exprimer une « équation chimique » en termes d'atomes ou de molécules et la convertir en termes de masse. On ne peut évidemment pas compter le nombre d'atomes ou de molécules contenus dans un échantillon de matière. Le nombre d'Avogadro permet de compter des particules en mesurant leur masse. Étroitement liée au nombre d'Avogadro, la notion de mole permet de faire le lien entre le monde microscopique des atomes et molécules et le monde macroscopique des grammes, kilogrammes, etc. La connaissance de la constante d'Avogadro permet ainsi la détermination des masses molaires et le prélèvement de quantités de matière d'espèces chimiques.

En physique atomique et moléculaire, on utilise la constante de masse atomique (symbole m u) ou unité de masse atomique unifiée (symbole u) :

avec nombre d'Avogadro, ce qui donne 1 u = 1,66054 × 10–27 kg.

Le nombre d'Avogadro, ou constante d'Avogadro, est le nombre d'atomes ou de molécules (sans interaction, au repos et dans leur état fondamental) par mole de substance pure, c'est-à-dire le nombre d'atomes de 12C contenus dans 12 g exactement de carbone 12. Donc ce nombre permet d'exprimer la masse d'un atome de 12C, m(12C), par la relation :

où M (12C) = 12 g · mol–1 est la masse molaire du carbone 12. relie bien les échelles microscopique et macroscopique.

De par sa définition, la constante d'Avogadro possède une dimension, l'inverse d'une quantité de matière et une unité d'expression dans le système international d'unités (SI) : la mole à la puissance moins un, de symbole mol–1.

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KEYWORDS

mole   |   Avogadro's number   |   chemistry   |   fondamental physic

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-k95


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6. Conclusion

La constante d'Avogadro qui est un invariant de la nature, dont la mise en évidence remonte à plus de deux siècles, reste une grandeur dont la valeur exacte n'est pas connue. Actuellement fixée, par CODATA 2010  à :

avec une incertitude relative égale à : 4,4 × 10–8.

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - AVOGADRO (A.) -   Essai d'une manière de déterminer les masses relatives des molécules élémentaires des corps, et les proportions selon lesquelles elles entrent dans ces combinaisons.  -  Journal de Physique, 73, p. 58-76 (1811).

  • (2) - KASTLER (A.) -   Le concept d'atomes depuis cent ans.  -  Journal de Physique Colloque C10, supplément au no 11-12, Tome 34, p. C10-33, nov.-déc. 1973 http://www.dx.doi.org/10.1051/jphyscol:19731004.

  • (3) - LOSCHMIDT (J.) -   Zur Größe der Luftmoleküle Sitzungsberichte der kaiserlichen Akademie der Wissenschaften.  -  Wien, 52(2), p. 395-413 (1865).

  • (4) - PLANCK (M.) -   On the law of distribution of energy in the normal spectrum.  -  Annalen der Physik, vol. 4, p. 553 ff (1901).

  • (5) - PERRIN (J.) -   Mouvement brownien et constantes moléculaires.  -  C. R. Acad. Sci. Paris, 149, p. 477-479 (1909).

  • ...

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