Quel volume occupe une mole de gaz idéal ?

• Sources
  • What volume does one mole of an ideal gas occupy?
  • contribution de E.K., étudiante AESS 2018-2019
  • Socratic Q&A Chemistry : What causes gas pressure (in terms of kinetic theory)?

Avant de répondre à cette question, il serait nécessaire de définir un gaz idéal, encore appelé « gaz parfait ». Les gaz doivent répondre à deux conditions afin d’être définis comme parfait.

1. Pas d’interaction entre les molécules : Les interactions entre les molécules de gaz sont considérées comme des interactions élastiques, c’est-à-dire qu’il n’y a pas de transformation de l’énergie cinétique issue des mouvements de collision en une autre forme d’énergie, comme par exemple de la chaleur. Ce point est important car s’il y a agitation (collision), il y a formation d’énergie cinétique qui se transforme en chaleur et cela induit un changement de température. Cependant, dans la loi des gaz parfaits qu’on énoncera ci-après, la température doit rester fixe.
2. Molécules sans volume : Aussi petit soit le volume à l’échelle moléculaire, ce volume peut varier lors des changements de température. Il est donc important que les molécules n’occupent aucun volume et soient donc approximées à des points.

En fait, aucun gaz n’est parfait, mais beaucoup s’en rapprochent, par exemple : les atomes d’Hélium He, Argon Ar, Xénon Xe, Radon Rn, Ne dont les électrons de la dernière couche sont appariés et ne réagissent donc pas ; ou encore le diazote N 2 ou le dioxygène O 2 . Ces derniers ont une pression partielle basse et sont donc éloignés les unes des autres.

Donc, avec la loi des gaz parfaits, une mole de gaz parfait occupe :

• Aux conditions STP (T = 273 K et P = 1 bar), R = 0,0831 L.bar.K^-1.mol^-1, PV = nRT, V = (1. 0,0831. 273) /1 → V = 22,7 L
• Aux conditions NTP (T =293 K et P = 1 Atm), R = 0,082 L.Atm.K^-1.mol^-1, PV = nRT, V = (1. 0,082 . 293)/1 → V = 24 L
• Aux conditions SATP (T = 298 K et P = 1 bar), R = 0,0831 L.bar.K^-1.mol^-1, PV = nRT, V = (1. 0,0831.298)/1 → V = 24,8 L