Chimie Analytique I: Chapitre 2 Le jargon des chimistes: la stoechiométrie

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1 Chimie Analytique I: Chapitre 2 Le jargon des chimistes: la stoechiométrie 2.1 Définition: la chimie Science qui étudie la nature et les propriétés des corps simples, l action de ces corps les uns sur les autres et les combinaisons dues à cette action. 2.2 Symboles utilisés en chimie L équation chimique A + B C 1

2 2.2 Symboles utilisés en chimie Symboles les plus courants i) symboles des atomes H, N, Cu etc. ii) charges ioniques: 2+, 3 en surscript (superscript) iii) iv) états d'oxydation (+II), ( I) réaction irréversible réaction réversible v) [ ]: concentration molaire [Ag(NH 3 ) 2+ ] composé de coordination [Ag(NH 3 ) 2 ] + vi) état de la matière (s), (l), (g), (aq) Ag + (aq) + 2NH 3 (aq) = [Ag(NH 3 ) 2 ] + (aq) 2

3 Rien ne se crée, rien ne se perd, tout se transforme: 2.3 La Stoechiométrie Définitions La stoechiométrie exprime la relation quantitative entre des quantités de réactifs et de produits. xh 2 + yo 2 2H 2 + 1O 2 1H O 2 zh 2 O 2H 2 O 1H 2 O La mole est l'unité SI fondamentale pour la quantité d'une espèce chimique. Elle correspond au nombre d'avogadro (6.022 x ) de particules représentées par cette formule. La milimole, symbolisée mmol vaut 1/1000 mole, est très répandue en chimie. 3

4 2.4 Les unités SI (Système International d'unités) Masse m Kilogramme kg Longueur l Mètre m Temps t Seconde s Température T Kelvin K Quant. de subst. n Mole mol Courant électrique I Ampère A Intensité lumineuse I v Candela cd Volume liquide V Litre l 4

5 2.5 Les Préfixes du système SI Préfixe Symbole Multiple (10 x ) exa E 18 péta P 15 téra T 12 giga G 9 méga M 6 kilo k 3 hecto h 2 déca da 1 5

6 2.5 Les Préfixes du système SI Préfixe Symbole Multiple (10 x ) déci d -1 centi c -2 milli m -3 micro µ -6 nano n -9 pico p -12 femto f -15 atto a -18 6

7 2.6 La Masse molaire Définition La masse molaire (M ou M W ) d'une substance est la masse en gramme d'une mole de cette substance. La masse molaire des composés est calculée en additionnant les masses atomiques de tous les atomes présents dans une formule chimique. A partir de la stoechiométrie d une réaction, la détermination des masses molaires de chacun des réactifs et produits permet de déterminer la masse requise des substances qui prennent part à une réaction chimique ainsi que la quantité de produit correspondant à un rendement de 100% 7

8 2.7 Exemples i) Calcul de la masse molaire de la formaldéhyde O H C H M(H 2CO) = 1molC molch2o x12.0gc molc + + 1molO molch2o x16.0go molo = 30.0 g mol dech2o 2molH molch2o x1.0gh molh 8

9 ii) Le sulfate de barium est un composé très peu soluble, ce qui favorise une réaction quantitative. a) Combien d'acide sulfurique doit-on ajouter à 5.21 g de chlorure de barium afin d'obtenir une réaction quantitative. Pour autant que la réaction soit quantitative, combien de sulfate de barium obtient- on? BaCl 2 + H 2 SO 4 BaSO HCl M W g/mol g/mol g/mol g/mol masse nbre mole 5.21g mol (25 mmol) 2.45g 5.83g 1.82g mol (25 mmol) mol (25 mmol) 100% 0.05 mol (50 mmol) 100% 9

10 b) Après filtration du précipité, lavage et séchage à l'étuve, l'expérimentateur pèse le fritté (préalablement séché et taré) et détermine ainsi la masse du sulfate de barium: 5.15 g. Quel est le rendement de la réaction? 5.15 g BaSO 4 représentent mol. Pour une réaction quantitative, mol BaSO 4 auraient dû être isolés. Le rendement de l'expérience est donc de 88% (0.22/0.25 = 0.883). 10

11 iii) Formulation d équations chimiques a) dissolution d un sel NaCl(s) Na + (aq) + Cl (aq) H 2 O NaCl(s) Na + + Cl b) précipitation d un sel Ba 2+ (aq) + SO 4 2 (aq) BaSO 4 (s) Ba 2+ + SO 4 2 c) dissolution d un gaz BaSO 4 HCl(g) H + (aq) + Cl (aq) NH 3 (g) NH 3 (aq) 11

12 iii) Formulation d équations chimiques d) formation de complexe Ag + (aq) + 2NH 3 (aq) [Ag(NH 3 ) 2 ] + (aq) e) réaction en phase gazeuse 2NO(g) + O 2 (g) 2NO 2 (g) 12

13 iv) composition élémentaire en % poids du sulfate de calcium dihydrate CaSO 4 2H 2 O M W = = g mol 1 % Ca = 40.08/ ( 100%) = 23.28% % S = 32.06/ ( 100%) = 18.63% % O = 95.96/ ( 100%) = 55.75% % H = 4.03/ ( 100%) = 2.34% 13

14 v) analyse élémentaire lors de sa combustion, mg d une substance organique a fourni: 1.21 mg de carbone (sous forme de CO 2 ) mg d hydrogène (sous forme de H 2 O) mg d azote (sous forme de N 2 ) a) % de chaque élément et composition de la substance C: 1.21/3.781( 100%) = 32.0% H: 0.252/3.781( 100%) = 6.66% N: /3.781( 100%) = 18.67% Le reste est (supposition) O: 100% 57.33% = 42.67% 14

15 b) rapport relatif de chaque élément et formule brute C: 32.00/12.0 = 2.67 H: 6.66/1.008 = 6.61 N: 18.67/14.007=1.33 O:42.67/15.999=2.67 Normalisation : nombre d atomes d azote = 1 C: 2.67/1.33 = H: 6.61/1.33 = 4.97 N: 1.33/1.33 = 1.00 O: 2.67/1.33 = 2 Formule brute: C 2 n H 5 n N n O 2 n 15

16 2.8 Résumé La stoechiométrie La mole La masse molaire Le rendement d une réaction 16

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