Dans cette fiche explicative nous apprendrons à calculer le pourcentage de composition d'une substance à partir de sa formule chimique ou à partir des masses des éléments qui la composent.
Il existe plusieurs façons de représenter la composition chimique d'un composé. Prenez une molécule de glucose.
On peut représenter la composition chimique du glucose par la formule chimique.Cette formule chimique indique que chaque molécule de glucose contient sixAtomecarbone, douxAtomed'hydrogène et sixAtomeOxygène.
On peut aussi représenter la composition chimique du glucose en disant que le glucose est composé de masses de carbone, d'hydrogène et d'oxygène. Ces valeurs représentent la composition en pourcentage en masse de glucose et sont souvent appelées composition en pourcentage ou pourcentage en masse.
Définition : Le pourcentage de composition
La composition en pourcentage est le pourcentage en masse de chaque élément dans un composé ou un échantillon.
La composition en pourcentage en masse de chaque élément dans un composé peut être déterminée à partir de la formule chimique en divisant la masse relative totale de chaque élément dans une molécule ou une formule chimique par la masse molaire moléculaire.
Équation : composition en pourcentage
L'équation suivante peut être utilisée pour déterminer la composition en pourcentage en masse d'un élément dans un composé de la formule chimique donnée. : où est le nombre d'atomes de l'élément dans une molécule ou une formule chimique, est la masse molaire atomique de l'élément et est la masse molaire totale de l'élément dans une molécule ou une formule chimique.
La masse molaire relative d'une molécule ou d'un composé ionique est la somme des masses atomiques relatives des atomes ou ions constitutifs d'une molécule ou d'une unité de formule.
Définition : Molmasse relative
La masse molaire relative est la masse molaire d'une molécule ou d'une formule chimique obtenue en additionnant les masses atomiques relatives des atomes qui la composent.
L'équation de composition en pourcentage massique peut être utilisée pour calculer le pourcentage de carbone, d'hydrogène et d'oxygène dans la composition d'une molécule de glucose (). Tout d'abord, nous additionnons les masses molaires atomiques de sixAtomecarbone, douxAtomed'hydrogène et sixAtomeL'oxygène pour déterminer la masse moléculaire du glucose :
Nous pouvons ensuite compléter l'équation du pourcentage de masse pour chaque élément en branchant le nombre approprié d'atomes et les masses atomiques relatives.
pour le charbon
pour l'hydrogène,
pour l'oxygène,
La somme des pourcentages massiques de chaque élément d'une composition doit être la même.
Exemple 1 : Calculer la composition en pourcentage de l'éthanol
L'éthanol a la formule chimique.[=1g/mole,=12g/mol,=16g/mol]
- Quelle est la teneur en oxygène de la molécule d'éthanol, exprimée en pourcentage massique arrondi au nombre entier le plus proche ? ?
- Quelle est la teneur en carbone de la molécule d'éthanol, exprimée en pourcentage massique arrondi au nombre entier le plus proche ? ?
- Quelle est la teneur en hydrogène de la molécule d'éthanol, exprimée en pourcentage massique arrondi au nombre entier le plus proche ? ?
Répondant
Partie 1
Le pourcentage massique d'oxygène dans l'éthanol ou la composition en pourcentage massique d'oxygène peut être calculé à l'aide de la formule suivante : où est le nombre d'atomes d'oxygène dans une molécule d'éthanol et est la masse atomique moléculaire.
La masse molaire moléculaire de l'éthanol peut être calculée en additionnant les masses molaires des atomes qui composent une molécule d'éthanol. :
On peut alors remplacer,par,et la masse molaire d'éthanol dans l'équation de composition en pourcentage :
Ensuite, nous déterminons que le pourcentage massique d'oxygène dans l'éthanol est le même que.Si vous arrondissez votre réponse au nombre entier le plus proche, vous déterminerez que le pourcentage en masse est de l'oxygène.
Partie 2
Le pourcentage en masse de carbone dans l'éthanol peut être calculé en utilisant la même équation que dans la partie 1, mais nous utilisons le nombre d'atomes de carbone et la masse molaire atomique du carbone au lieu de l'oxygène. :
Puisque nous avons déjà déterminé la masse molaire de l'éthanol dans la partie 1, nous pouvons substituer,et la masse molaire d'éthanol dans l'équation et déterminer le pourcentage massique de carbone :
Arrondir votre réponse au nombre entier le plus proche détermine le pourcentage massique de carbone.
partie 3
On peut déterminer le pourcentage massique d'hydrogène dans l'éthanol en répétant les mêmes étapes que dans les parties 1 et 2, mais on utilisera le nombre d'atomes d'hydrogène et la masse molaire relative d'hydrogène :
Arrondir votre réponse au nombre entier le plus proche détermine le pourcentage massique d'hydrogène.
Le tableau suivant montre comment les informations peuvent être organisées de manière logique pour résoudre plus facilement les problèmes de composition pourcentage par masse.
Pour déterminer la composition en pourcentage massique de carbone, d'hydrogène et d'oxygène dans une molécule de glucose (), nous pouvons commencer par remplir les trois premières lignes du tableau.
Pour trouver la masse molaire totale de chaque élément de la molécule, nous multiplions le nombre d'atomes de chaque élément par sa masse molaire atomique.
Pour déterminer la masse molaire moléculaire, les masses molaires totales sont additionnées.
La composition en pourcentage en masse de chaque élément peut être déterminée en divisant le poids moléculaire total de chaque élément par le poids moléculaire et en multipliant par :
Exemple 2 : Calcul de la composition en pourcentage d'un composé ternaire
Quelle est la composition en pourcentage du carbonate de calcium () ? Donnez des pourcentages au dixième près. [=12g/mol,=16g/mol,=40g/mol]
Répondant
Pour déterminer la composition en pourcentage, ou composition en pourcentage en masse, de chaque élément dans le carbonate de calcium, on peut commencer par créer le tableau ci-dessous.
En étudiant la formule chimique du carbonate de calcium et les masses atomiques relatives données, on peut compléter les trois premières lignes du tableau.
Pour déterminer la masse molaire totale de chaque élément, pour chacun des éléments, on multiplie la masse molaire atomique par le nombre d'atomes selon la formule chimique.
La somme des masses molaires totales de tous les éléments donne la masse molaire moléculaire..
Pour déterminer la composition en pourcentage de masse de chaque élément, l'équation suivante peut être utilisée :
Écrite au dixième près, la composition en pourcentage du carbonate de calcium est la masse de calcium, la masse de carbone et la masse d'oxygène.
Le pourcentage massique d'un élément dans un composé est toujours le même quelle que soit la taille de l'échantillon, tant que l'échantillon est pur.
Supposons que nous ayons un échantillon de 400 grammes de glucose. La composition en pourcentage de glucose indique que la masse totale de l'échantillon est du carbone (160.00g), la masse est l'hydrogène (26,68 grammes) et la masse est l'oxygène (213,32 grammes).
Nous pouvons utiliser des données expérimentales en vrac pour déterminer la composition en pourcentage d'un composé. Au laboratoire, nous travaillons avec des masses exprimées engrammeÖKilogrammeau lieu de masses molaires atomiques ou de masses molaires moléculaires. Par conséquent, nous pouvons ajuster l'équation de composition en pourcentage pour refléter cette différence. :
Exemple 3 : Calcul de la composition en pourcentage d'un composé binaire théorique
Un composé ne contient que les éléments et.Un échantillon du composé avec une masse de12,5gcontient6,50grpar.Quelle est la composition en pourcentage de ce composé ? ?
Répondant
Cette question nous demande de déterminer les pourcentages de composition ou les pourcentages massiques des éléments et dans le composé. Pour ce faire, nous pouvons utiliser la formule suivante pour la composition en pourcentage de masse :
Nous savons que la masse totale de l'échantillon contenant le composé est12,5get l'échantillon contient6,50grpar.Par conséquent, nous pouvons intégrer ces valeurs dans l'équation et déterminer quelle est la composition en pourcentage de masse.
Étant donné que la connexion ne contient que les éléments et,la somme des pourcentages en masse des éléments et dans la composition doit être la même :
Nous pouvons brancher le pourcentage en masse de dans l'équation et trouver le pourcentage en masse. Par conséquent, la connexion se compose de la masse de et de la masse de.
Exemple 4 : Calcul de la masse de chlorure de calcium contenant une masse donnée de chlore
Combiengrammecontenir15.0gchlore ? Écris ta réponse avec 1 décimale près. [=35,5 g/mole,=40g/mol]
Répondant
Pour déterminer combiengrammeContient du chlorure de calcium ().15.0gde chlore il faut d'abord déterminer le pourcentage massique de chlore dans le composé. Le pourcentage massique de chlore peut être déterminé à l'aide de l'équation où est le nombre d'atomes de chlore dans une molécule (formule chimique) et la masse atomique molaire correspondante.
La masse molaire moléculaire du chlorure de calcium peut être calculée en additionnant les masses molaires des atomes présents dans une molécule de chlorure de calcium. :
On peut alors remplacer,de et le poids moléculaire du chlorure de calcium dans l'équation de composition en pourcentage et déterminer le pourcentage massique de chlore dans le chlorure de calcium comme étant égal.
Le pourcentage massique d'un élément dans un composé est le même quelle que soit la taille de l'échantillon, tant que l'échantillon est pur. Nous avons ici un échantillon de chlorure de calcium qui contient15.0gde chlore ce15.0gLe chlore doit représenter la masse totale de l'échantillon. Nous pouvons ajuster les variables dans l'équation du pourcentage de masse pour isoler la masse totale de :
Nous pouvons ensuite intégrer le pourcentage massique de chlore et la masse totale de chlore dans l'équation et les réorganiser pour obtenir la masse totale de l'échantillon.
Si nous écrivons la masse au dixième près, voici ce que nous obtenons23,5 grammescontenir15.0gde chlore
Exemple 5 : Détermination du nombre d'atomes de vanadium dans un oxyde de vanadium à partir de la composition en pourcentage
Un composé de vanadium a la formule moléculaire,où est un entier. Si le pourcentage en masse est en,quelle est la valeur de ? [=16g/mol,=51g/mol]
Répondant
L'équation du pourcentage massique de vanadium dans un oxyde de vanadium inconnu est : où est le nombre d'atomes de vanadium dans une molécule et est la masse atomique moléculaire. Le pourcentage en masse et la masse molaire atomique du vanadium sont donnés dans la question. Elle peut donc être remplacée par la variable,le nombre d'atomes de vanadium dans :
La masse molaire moléculaire de peut être calculée en additionnant les masses molaires atomiques des atomes présents dans une molécule de :
Ensuite, le poids moléculaire peut être entré dans l'équation du pourcentage de cette composition. :
On peut alors réarranger l'équation à résoudre,le nombre d'atomes de vanadium :
Par conséquent, la valeur de in est 2.
Terminons par un résumé des points principaux de ce livret.
Les points importants
- La composition en pourcentage massique est une manière de représenter la composition chimique d'un composé.
- L'équation générale de la composition en pourcentage de masse
- L'équation du pourcentage de masse peut être utilisée pour déterminer le pourcentage de masse d'une seule molécule/formule chimique ou la masse d'un grand échantillon :
- Le pourcentage massique ne change pas quelle que soit la quantité de composé présente.
- La somme des pourcentages massiques d'un composé doit être égale à.