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Analyse élémentaire
Équilibres et réactivité IChapitre 1 – Quantités chimiques
MOOC-Title
Analyse élémentaire
Équilibres et réactivité I
Antoine Lavoisier(1743-1794)
composé inconnu
fraction molaire des éléments constituants
formule brute
MOOC-Title
Analyse élémentaire – Exemple 1
Équilibres et réactivité I
L’analyse élémentaire d’un sel de chrome ne contenant que les éléments K, Cr et O a donné la composition en fractions massiques suivantes :
K : 26,57 %, Cr : 35,36 %, O : 38,07 %. Déduisez la formule brute du sel.
MOOC-Title
Analyse élémentaire – Exemple 1
Équilibres et réactivité I
L’analyse élémentaire d’un sel de chrome ne contenant que les éléments K, Cr et O a donné la composition en fractions massiques suivantes :
K : 26,57 %, Cr : 35,36 %, O : 38,07 %. Déduisez la formule brute du sel.
Postulat: masse totale du composé mtot = 100 gMasses absolues des éléments: m(E) = fraction massique (E) · mtot
m(K) = 26,57 g , m(Cr) = 35,36 g , m(O) = 38,07 g
MOOC-Title
Analyse élémentaire – Exemple 1
Équilibres et réactivité I
K 39,0983
19
Cr 51,9961
24
O15.9994
8
6
MOOC-Title
Analyse élémentaire – Exemple 1
Équilibres et réactivité I
Masses absolues des éléments: m(E) = fraction massique (E) · mtot
m(K) = 26,57 g , m(Cr) = 35,36 g , m(O) = 38,07 g
Masse molaire des éléments: M(K) = 39,0983 g mol–1, M(Cr) = 51,9961 g mol–1, M(O) = 15,9994 g mol–1
Nombre de mol de chacun des éléments: n(E) = m(E) / M(E)vérification par analyse dimensionnelle de la relation: g / (g mol–1) = mol �n(K) = m(K) / M(K) = 26,57 g / 39,0983 g mol–1 = 0,6796 moln(Cr) = m(Cr) / M(Cr) = 35,36 g / 51,9961 g mol–1 = 0,6801 moln(O) = m(O) / M(O) = 38,07 g / 15,9994 g mol–1 = 2,3795 mol �ntot = 3,7392 mol
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Analyse élémentaire – Exemple 1
Équilibres et réactivité I
Fractions molaires des éléments: x(E) = n(E) / ntot
n(K) = 0,6796 mol , n(Cr) = 0,6801 mol , n(O) = 2,3795 mol, ntot = 3,7392 mol x(K) = 0,6796 mol / 3,7392 mol = 0,1818 x(Cr) = 0,6801 mol / 3,7392 mol = 0,1819x(O) = 0,6796 mol / 3,7392 mol = 0,6364
Abondance relative de chacun des éléments: x(E) / x(K) = n(E) / n(K)
K : 0,6796 mol / 0,6796 mol = 1Cr : 0,6801 mol / 0,6796 mol = 1O : 2,3795 mol / 0,1818 mol = 3.5�× 2�
K : 2Cr : 2O : 7
Formule brute : K2Cr2O7
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Analyse élémentaire – Exemple 1
Équilibres et réactivité I
KCrO
E m(E)[ g ]
M(E)[ g mol–1 ]
n(E) = m(E)/ M(E)[ mol ]
n(E)/ n(K)[ – ]
2· n(E)/ n(K)[ – ]
26,5735,3638,07
39,098351,996115,9994
0,6800,6802,380
1,0001,0003,500
227
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Analyse élémentaire – Exemple 1
Équilibres et réactivité I
KCrO
E m(E)[ g ]
M(E)[ g mol–1 ]
n(E) = m(E)/ M(E)[ mol ]
n(E)/ n(K)[ – ]
2· n(E)/ n(K)[ – ]
26,5735,3638,07
39,098351,996115,9994
0,6800,6802,380
1,0001,0003,500
227
6 chiffres significatifs
4 chiffres significatifs(précision < 0,1 %)
4 chiffres significatifs(précision < 0,03 %)
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Analyse élémentaire – Composés organiques
Équilibres et réactivité I
Composés organiques éléments en présence: C, H, N, O, S, X …
Pesage des pièges détermination de la masse de H2O, CO2, NO2, … produits.
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Analyse élémentaire – Exemple 2
Équilibres et réactivité I
La combustion complète dans un excès de dioxygène d'un échantillon de 10,000 g d'un composé organique a donné pour seuls produits : 15,055 g de CO2 , 6,166 g de H2O et 6,296 g de NO2.
a) Quelle est la formule brute du composé ?
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Analyse élémentaire – Exemple 2
Équilibres et réactivité I
Contenu en carbone Cn(C) = n(CO2) = m(CO2) / M(CO2)
La combustion complète dans un excès de dioxygène d'un échantillon de 10,000 g d'un composé organique a donné pour seuls produits : 15,055 g de CO2 , 6,166 g de H2O et 6,296 g de NO2.
a) Quelle est la formule brute du composé ?
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Analyse élémentaire – Exemple 2
Équilibres et réactivité I
6
C 12,0107
6
O15.9994
8
H1,00794
24
N14,0067
7 M(CO2) = 44,0095 g mol–1
M(H2O) = 18,0153 g mol–1
M(NO2) = 46,0055 g mol–1
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Analyse élémentaire – Exemple 2
Équilibres et réactivité I
Contenu en carbone Cn(C) = n(CO2) = m(CO2) / M(CO2) = 15,055 g / 44,0095 g mol–1 = 0,342 mol
La combustion complète dans un excès de dioxygène d'un échantillon de 10,000 g d'un composé organique a donné pour seuls produits : 15,055 g de CO2 , 6,166 g de H2O et 6,296 g de NO2.
a) Quelle est la formule brute du composé ?
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Analyse élémentaire – Exemple 2
Équilibres et réactivité I
Contenu en carbone Cn(C) = n(CO2) = m(CO2) / M(CO2) = 15,055 g / 44,0095 g mol–1 = 0,342 molContenu en hydrogène Hn(H) = 2 · n(H2O) = 2 · m(H2O) / M(H2O) = 2 · 6,166 g / 18,0153 g mol–1 = 0,685 mol
La combustion complète dans un excès de dioxygène d'un échantillon de 10,000 g d'un composé organique a donné pour seuls produits : 15,055 g de CO2 , 6,166 g de H2O et 6,296 g de NO2.
a) Quelle est la formule brute du composé ?
MOOC-Title
Analyse élémentaire – Exemple 2
Équilibres et réactivité I
La combustion complète dans un excès de dioxygène d'un échantillon de 10,000 g d'un composé organique a donné pour seuls produits : 15,055 g de CO2 , 6,166 g de H2O et 6,296 g de NO2.
a) Quelle est la formule brute du composé ?
Contenu en carbone Cn(C) = n(CO2) = m(CO2) / M(CO2) = 15,055 g / 44,0095 g mol–1 = 0,342 molContenu en hydrogène H
Contenu en azote Nn(N) = n(NO2) = m(NO2) / M(NO2) = 6,296 g / 46,0055 g mol–1 = 0,137 mol
n(H) = 2 · n(H2O) = 2 · m(H2O) / M(H2O) = 2 · 6,166 g / 18,0153 g mol–1 = 0,685 mol
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Analyse élémentaire – Exemple 2
Équilibres et réactivité I
Contenu en oxygène (déterminé par différence)m(O) = mtot – m(C) – m(H) – m(N)
m(C) = n(C) · M(C) = 0,342 mol · 12,0107 g mol–1 = 4,108 gm(H) = n(H) · M(H) = 0,685 mol · 1,0079 g mol–1 = 0,690 gm(N) = n(N) · M(N) = 0,137 mol · 14,0067 g mol–1 = 1,919 g
m(O) = 10,000 g – 4,108 g – 0,690 g – 1,919 g = 3,283 gn(O) = m(O) / M(O) = 3,283 g / 15,9994 g mol–1 = 0,205 mol
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Analyse élémentaire – Exemple 2
Équilibres et réactivité I
CHN
E m(E)[ g ]
n(E)[ mol ]
n(E)/ n(N)[ – ]
4,1080,6901,919
0,3420,6850,137
2,505,001,00
O 0,205 1,503,283
formule brute : C5H10N2O5
2· n(E)/ n(N)[ – ]
51025
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Analyse élémentaire – Exemple 2
Équilibres et réactivité I
b) La masse molaire du composé organique, déterminée approximativement par une autre méthode, est M ≈ 293 g mol–1. Quelle est sa formule moléculaire ?
formule brute : C5H10N2O5
masse molaire correspondante : Mbrute = 146,1445 g mol–1
facteur multiplicatif : f = M / Mbrute = 293 / 146,1445 ≈ 2
formule moléculaire : C10H20N4O10
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Analyse élémentaire
Équilibres et réactivité I