Analyse élémentaire. Analyse élémentaire. Équilibres et réactivité MOOC-Title I. Chapitre 1 Quantités chimiques. composé inconnu

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1 Analyse élémentaire Équilibres et réactivité I Chapitre 1 Quantités chimiques Analyse élémentaire Antoine Lavoisier ( ) composé inconnu fraction molaire des éléments constituants formule brute

2 Analyse élémentaire Exemple 1 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. Analyse élémentaire Exemple 1 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 m tot = 100 g Masses absolues des éléments: m(e) = fraction massique (E) m tot m(k) = 26,57 g, m(cr) = 35,36 g, m(o) = 38,07 g

3 Analyse élémentaire Exemple K 39, Cr 51, O Analyse élémentaire Exemple 1 Masses absolues des éléments: m(e) = fraction massique (E) m tot 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 mol n(cr) = m(cr) / M(Cr) = 35,36 g / 51,9961 g mol 1 = 0,6801 mol n(o) = m(o) / M(O) = 38,07 g / 15,9994 g mol 1 = 2,3795 mol n tot = 3,7392 mol

4 Analyse élémentaire Exemple 1 Fractions molaires des éléments: x(e) = n(e) / n tot n(k) = 0,6796 mol, n(cr) = 0,6801 mol, n(o) = 2,3795 mol, n tot = 3,7392 mol x(k) = 0,6796 mol / 3,7392 mol = 0,1818 x(cr) = 0,6801 mol / 3,7392 mol = 0,1819 x(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 = 1 K : 2 Cr : 0,6801 mol / 0,6796 mol = 1 2 Cr : 2 O : 2,3795 mol / 0,1818 mol = 3.5 O : 7 Formule brute : K 2 Cr 2 O 7 Analyse élémentaire Exemple 1 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) K 26,57 39,0983 0,680 1,000 2 Cr 35,36 51,9961 0,680 1,000 2 O 38,07 15,9994 2,380 3,500 7

5 Analyse élémentaire Exemple 1 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) K 26,57 39,0983 0,680 1,000 2 Cr 35,36 51,9961 0,680 1,000 2 O 38,07 15,9994 2,380 3, chiffres significatifs (précision < 0,03 %) 6 chiffres significatifs 4 chiffres significatifs (précision < 0,1 %) Analyse élémentaire Composés organiques Composés organiques éléments en présence: C, H, N, O, S, X Pesage des pièges détermination de la masse de H 2 O, CO 2, NO 2, produits.

6 Analyse élémentaire Exemple 2 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 CO 2, 6,166 g de H 2 O et 6,296 g de NO 2. a) Quelle est la formule brute du composé? Analyse élémentaire Exemple 2 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 CO 2, 6,166 g de H 2 O et 6,296 g de NO 2. a) Quelle est la formule brute du composé? Contenu en carbone C n(c) = n(co 2 ) = m(co 2 ) / M(CO 2 )

7 Analyse élémentaire Exemple C 12, O H 1, N 14,0067 M(CO 2 ) = 44,0095 g mol 1 M(H 2 O) = 18,0153 g mol 1 M(NO 2 ) = 46,0055 g mol 1 Analyse élémentaire Exemple 2 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 CO 2, 6,166 g de H 2 O et 6,296 g de NO 2. a) Quelle est la formule brute du composé? Contenu en carbone C n(c) = n(co 2 ) = m(co 2 ) / M(CO 2 ) = 15,055 g / 44,0095 g mol 1 = 0,342 mol

8 Analyse élémentaire Exemple 2 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 CO 2, 6,166 g de H 2 O et 6,296 g de NO 2. a) Quelle est la formule brute du composé? Contenu en carbone C n(c) = n(co 2 ) = m(co 2 ) / M(CO 2 ) = 15,055 g / 44,0095 g mol 1 = 0,342 mol Contenu en hydrogène H n(h) = 2 n(h 2 O) = 2 m(h 2 O) / M(H 2 O) = 2 6,166 g / 18,0153 g mol 1 = 0,685 mol Analyse élémentaire Exemple 2 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 CO 2, 6,166 g de H 2 O et 6,296 g de NO 2. a) Quelle est la formule brute du composé? Contenu en carbone C n(c) = n(co 2 ) = m(co 2 ) / M(CO 2 ) = 15,055 g / 44,0095 g mol 1 = 0,342 mol Contenu en hydrogène H n(h) = 2 n(h 2 O) = 2 m(h 2 O) / M(H 2 O) = 2 6,166 g / 18,0153 g mol 1 = 0,685 mol Contenu en azote N n(n) = n(no 2 ) = m(no 2 ) / M(NO 2 ) = 6,296 g / 46,0055 g mol 1 = 0,137 mol

9 Analyse élémentaire Exemple 2 Contenu en oxygène (déterminé par différence) m(o) = m tot m(c) m(h) m(n) m(c) = n(c) M(C) = 0,342 mol 12,0107 g mol 1 = 4,108 g m(h) = n(h) M(H) = 0,685 mol 1,0079 g mol 1 = 0,690 g m(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 g n(o) = m(o) / M(O) = 3,283 g / 15,9994 g mol 1 = 0,205 mol Analyse élémentaire Exemple 2 E m(e) [ g ] n(e) [ mol ] n(e)/ n(n) 2 n(e)/ n(n) C H N 4,108 0,690 1,919 0,342 0,685 0,137 2,50 5,00 1,00 O 3,283 0,205 1, formule brute : C 5 H 10 N 2 O 5

10 Analyse élémentaire Exemple 2 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 : C 5 H 10 N 2 O 5 masse molaire correspondante: M brute = 146,1445 g mol 1 facteur multiplicatif : f = M / M brute = 293 / 146, formule moléculaire : C 10 H 20 N 4 O 10 Analyse élémentaire