Fiche de révision : L’air, molécules et gaz dissous

L’air, un mélange de molécules (diazote N₂, dioxygène O₂, atomes d’argon, dioxyde de carbone CO₂, vapeur d’eau H₂O) et son modèle ; mesurer la masse d’un litre d’air ; les gaz dissous dans l’eau, la pression et la vie aquatique ; les polluants de l’air, leurs sources, leurs effets et l’indice ATMO

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benprofparticulier.frChimie · 4ᵉ

L’air : composition, molécules et dissolution des gaz

Fiche méthode

(Physique-chimie 4ᵉ · Décrire la matière · L’air)

La démarche pour toute question sur l’air

1. Je repère ce qu’on étudie. Des particules (dessin, nombre de molécules), une masse d’air, un gaz dissous ou un polluant ?

2. J’utilise les bons repères. 78 N₂, 21 O₂, 1 Ar sur 100 particules ; 1,2 g/L ; teneur en mg/L ; concentration en µg/m³.

3. Je calcule et je vérifie l’unité. mL → L et µg → mg (÷ 1 000) ; je conclus par une phrase.

Le réflexe — l’air est un mélange de molécules qui ont une masse, qui se dissolvent dans l’eau et auxquelles les polluants se mêlent.

Cas 1 · Compter les particules de l’air

Réflexe — molécules d’un gaz = nombre de particules × pourcentage ÷ 100 ; dessin de l’air : des molécules N₂ et O₂, environ 4 pour 1.

Exemple 1. Combien de molécules de dioxygène un échantillon de 1 500 particules d’air sec contient-il ?

Environ 21 particules sur 100 sont des molécules O₂ : $1 500 \times 21 \div 100 = 315$ .

Environ 315 molécules de dioxygène.

Exemple 2. Un dessin montre 9 molécules N₂ et 6 molécules O₂. Représente-t-il l’air ?

$9 \div 6 = 1, 5$ : 1,5 molécule de diazote pour 1 de dioxygène, au lieu d’environ 4.

Non : il y a beaucoup trop de dioxygène.

Attention — ne confonds pas molécules et atomes : une molécule N₂ compte 2 atomes d’azote.

Cas 2 · Mesurer la masse d’un litre d’air

Réflexe — masse ajoutée = m₂ − m₁ ; volume V en litres ; masse d’un litre = (m₂ − m₁) ÷ V.

Exemple. Bouteille rigide : 405,2 g, puis 408,8 g après avoir pompé ; l’air ajouté occupe 3 L. Masse d’un litre d’air ?

$408, 8 - 405, 2 = 3, 6$ g d’air ajouté.

$3, 6 \div 3 = 1, 2$ : 1,2 g/L.

Attention — un récipient qui gonfle fausse la mesure ; un volume en mL se divise par 1 000.

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Cas 3 · Raisonner sur un gaz dissous

Réflexe — masse = teneur × volume ; pression plus grande → plus de gaz dissous (proportionnel) ; pression qui baisse → bulles.

Exemple 1. Une mare de 2 000 L contient de l’eau à 7 mg/L de dioxygène dissous. Quelle masse de dioxygène ?

$7 \times 2 000 = 14 000$ mg.

Soit 14 g de dioxygène dissous.

Exemple 2. La pression d’un gaz au-dessus de l’eau est multipliée par 6. Que devient la masse de ce gaz qui peut se dissoudre ?

À température fixée, la masse dissoute est proportionnelle à la pression.

Elle est multipliée par 6.

Attention — teneur en mg/L × volume en L donne des mg ; 1 g = 1 000 mg.

Cas 4 · Lire une mesure de pollution

Réflexe — masse = concentration × volume (en µg) ; indice ATMO = sous-indice le plus dégradé.

Exemple 1. Un couloir de 60 m³ contient 25 µg/m³ de NO₂. Quelle masse de NO₂ ?

$25 \times 60 = 1 500$ µg.

Soit 1,5 mg de dioxyde d’azote.

Exemple 2. Sous-indices : PM10 très mauvais ; PM2,5 mauvais ; NO₂ et O₃ moyens ; SO₂ bon. Indice du jour ?

On garde le plus dégradé, pas la moyenne : celui des PM10.

Indice ATMO : très mauvais.

Attention — 1 mg = 1 000 µg ; une concentration se compare à une valeur guide de même durée (24 h ou année).

Les pièges

Dessiner l’air avec des atomes seuls : ses particules principales sont des molécules N₂ et O₂, de deux atomes.
Compter les atomes au lieu des molécules : 21 molécules O₂, c’est 42 atomes d’oxygène.
Oublier de retirer la masse de la bouteille : on divise la masse d’air ajouté (m₂ − m₁), pas m₂.
Diviser par des mL : 4,2 g pour 3 500 mL, c’est 4,2 ÷ 3,5 = 1,2 g/L.
Croire que les poissons utilisent l’oxygène des molécules d’eau : ils respirent le dioxygène dissous.
Faire la moyenne des sous-indices ATMO : l’indice est le sous-indice le plus dégradé.

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À propos de cette page

Cette fiche méthode reprend la démarche en trois étapes et un exemple corrigé par cas : compter les molécules d’un échantillon d’air et juger un dessin, calculer la masse d’un litre d’air à partir de deux pesées, trouver la masse de dioxygène dissous dans une mare, lire une mesure de pollution et l’indice ATMO. Elle finit par les pièges les plus fréquents.

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