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La masse d'une espèce chimique

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Objectifs

Savoir effectuer la mesure de la masse d'un solide, d'un liquide et d'un gaz.
Connaitre les unités pour exprimer la masse d'une espèce chimique.

Niveau préconisé : 5^e

Points clés

La masse d'un objet dépend de la quantité de matière qu'il contient et du type de matière.
L'unité internationale de masse est le kilogramme (symbole : kg), mais on utilise aussi ses sous-multiples (gramme, milligramme, etc.).
Les principales équivalences sont :
- 1 t = 1 000 kg ;
- 1 q = 100 kg ;
- 1 kg = 1 000 g ;
- 1 g = 1 000 mg.
Les autres équivalences se retrouvent avec le tableau suivant :

t	q		kg	hg	dag	g	dg	cg	mg

Pour mesurer la masse d'un solide, d'un liquide ou d'un gaz, on utilise de préférence une balance électronique en faisant appel à la fonction tare (remise à zéro).

1. Qu'est-ce que la masse ?

a. Masse et matière

Chaque objet ou substance chimique possède une masse.

La masse d'un objet dépend :

de la quantité de matière qu'il contient (plus l'objet contient de matière, plus sa masse sera élevée) ;
du type de matière dont il est constitué.

Exemple
Un objet en fer sera plus lourd qu'un objet en plastique de forme et de taille identiques.

b. Ne pas confondre masse, volume et poids

La masse et le volume sont deux grandeurs liées entre elles. Le volume correspond à l'espace qu'occupe un objet. Plus le volume d'un objet est grand, plus il contient de matière et plus sa masse est grande.

Dans le langage courant, on confond souvent masse et poids :

le poids correspond à la force avec laquelle la Terre attire un objet vers elle ;
la masse concerne la quantité de matière de cet objet.

2. Masse et unités de masse

a. Anciennes unités de masse

Avant 1795, de nombreuses unités de masse co-existaient. La plus utilisée était la livre qui valait environ 500 g mais dont la valeur pouvait varier d'une région à une autre. Ces différences posaient problème, notamment lors des échanges commerciaux, ce qui conduisit à établir en 1795 une unité de masse commune.

C'est le kilogramme.

b. Unités de masse usuelles et conversions

L'unité de masse internationale est le kilogramme (symbole : kg), mais on utilise également ses sous‑multiples : l'hectogramme (hg), le décagramme (dag), le gramme (g), le décigramme (dg), le centigramme (cg) et le milligramme (mg).

D'autres unités courantes sont la tonne (t) et le quintal (q).

Les équivalences suivantes sont à connaitre :

1 t = 1000 kg ;
1 q = 100 kg ;
1 kg = 1000 g ;
1 g = 1000 mg.

Pour retrouver ces équivalences et effectuer des conversions, on utilise le tableau suivant :

t	q		kg	hg	dag	g	dg	cg	mg

Exemple :
Convertir 20,5 g en mg.

t	q		kg	hg	dag	g	dg	cg	mg
					2	0	5	0	0

Donc 20,5 g = 20 500 mg.

3. Mesurer la masse d'un liquide

a. Matériel pour mesurer une masse

Pour mesurer une masse, on utilise une balance.

Il en existe plusieurs modèles.

La balance électronique est la plus simple et la plus rapide d'utilisation. Elle indique directement la masse de l'objet posé sur son plateau.

b. Méthode pour mesurer la masse d'un liquide

Pour mesurer la masse d'un liquide, il faut tenir compte du récipient qui le contient et qui a une masse propre lui aussi.

Deux méthodes sont possibles :

Méthode 1

Mesurer la masse du récipient vide.
Verser le liquide dans le récipient.
Mesurer la masse totale (récipient + liquide).

La masse du liquide s'obtient par soustraction de la masse du récipient à la masse totale.

Méthode 2, plus simple et plus rapide.

Placer le récipient vide sur la balance.
Effectuer alors une tare (en appuyant sur le bouton tare) : il s'agit d'une remise à zéro de l'affichage de la balance.
Verser le liquide dans le récipient.

La masse du liquide est affichée sur la balance.

Mesure de la masse de la fiole

On effectue une tare

On introduit le liquide et on lit sa masse

Remarque
Lors de la mesure de la masse, la balance doit être immobile et sur une surface plane.

4. Mesurer la masse d'un gaz

La mesure de la masse d'un gaz est plus délicate car un gaz est généralement invisible à l'œil nu. D'autre part, il n'a pas de forme propre. On peut utiliser la méthode de l'expérience suivante.

Expérience

Un même ballon est pesé dégonflé, puis gonflé à l'air avec une pompe.