Composition centésimale

Définition de la composition en pourcentage

Tout d'abord, examinons la définition de la composition en pourcentage.

La composition en pourcentage est considérée comme une propriété extensive, ce qui signifie qu'elle est indépendante de la taille de l'échantillon. Par exemple, si tu as un camion plein de sel de table (NaCl), ou une toute petite quantité, la composition en pourcentage du NaCl sera toujours la même !

La figure 1 montre la composition en pourcentage de l'oxyde de fer (III) (_Fe2O3) et de l'oxyde de fer (II) (FeO). Le _Fe2O3 est composé de 69,9 % de fer et de 30,1 % d'oxygène, tandis que le FeO est constitué de 77,7 % de fer et de 22,3 % d'oxygène.

Formule de calcul de la composition en pourcentage

Savoir calculer la composition en pourcentage est extrêmement important pour les chimistes car cela les aide à déterminer quels composés sont les meilleures sources d'un élément !

Pour trouver la composition en pourcentage d'un élément, nous pouvons utiliser la formule ci-dessous.

$$ {}\text{% Composition de l'élément dans le composé} = \frac{n\text{ } \text{ masse molaire de l'élément dans l'échantillon du composé}}{\text{ masse molaire de l'échantillon du composé}} \time 100\text{%} $$

où,

• \N( n \N) est le nombre d'atomes de l'élément dans 1 mole du composé.
• La masse molaire est la masse en grammes d'une mole de l'élément ou du composé.

Composition en pourcentage de l'eau

Maintenant que nous savons ce qu'est la composition en pourcentage et que nous connaissons la formule utilisée pour la calculer, examinons la composition en pourcentage de l'hydrogène (H) et de l'oxygène (O) dans l'eau (\( H_{2}O \)).

Tout d'abord, nous devons calculer la masse molaire de l'eau. D'après le tableau périodique, il y a 1,0079 gramme d'hydrogène dans une mole et 16,00 grammes d'oxygène par mole d'oxygène. La masse molaire de l'eau serait donc :

$$ \text{1 mol de } H_{2}O = 2\text{ } (\text{ 1,0079 g/mol }) + (\text{ 16,00 g/mol }) = 18,0158 \text{ g/mol} $$.

Calculons maintenant la composition en pourcentage de l'oxygène (O).

$$ \text{% Composition de l'oxygène (O)} = \frac{1\text{ } \time \text{ 16.00 g/mol O}}{\text{ 18.0158 g/mol}} \n- fois 100\n-text{%} = \n-color {orchid} 88.81\n-text{ % O} $$

Enfin, nous faisons de même pour l'hydrogène. Remarque que dans 1 mole d'eau, il y a 2 atomes de H, donc n sera égal à 2.

$$ \text{% Composition de l'hydrogène (H)} = \frac{2\text{ } \facteurs \text{ 1,0079 g/mol H}}{\text{ 18,0158 g/mol}} \time 100\text{%} = \color {orchid} 11.19\text{ % H} $$$

Composition en pourcentage du NaCl

La composition en pourcentage du NaCl peut être calculée de la même manière que pour l'eau. Commence toujours par calculer lamasse molaire du composé (sauf si elle t'a déjà été donnée).

Dans le cas du NaCl, la masse molaire est la suivante :

$$ \text{1 mole de NaCl = 1 mole de Na + 1 mole de Cl} $$.

$$ \text{1 mol de NaCl = 1 (22,990 g/mol) + 1 (35,45 g/mol) = 58,44 g/mol de NaCl} $$

Nous pouvons maintenant calculer la composition en pourcentage du sodium (Na) et du chlore (Cl).

$$ \text{% Composition du Sodium(Na)} = \frac{1\text{ } \text{ 22.990 g/mol O}}{\text{ 58.44 g/mol}} \n- fois 100\n-text{%} = \n-color {orchid} 39.34\n-text{ % Na} $$

$$ \text{% Composition du chlore (Cl)} = \frac{1\text{ } \time \text{ 35.45 g/mol O}}{\text{ 58.44 g/mol}} \n- fois 100\n-text{%} = \ncolor {orchid} 60.66 \n-text{ % Cl} $$

Composition en pourcentage de la masse

La composition en pourcentage peut également être calculée à l'aide de la masse de l'élément et du composé en utilisant la formule suivante :

$$ {}\text{% Composition en masse} = \frac{\text{ } \text{ masse de l'élément}}{text{ masse du composé}} \times 100\text{%} $$

À titre d'exemple, résolvons un problème !

Composition en pourcentage d'un composé

Traiter de la composition en pourcentage revient essentiellement à faire des calculs pour trouver le pourcentage de chaque élément dans un composé. Cependant, la composition en pourcentage peut également être utilisée pour déterminer la formule empirique d'un composé lorsque les valeurs de composition en pourcentage mesurées expérimentalement sont disponibles.

Par exemple, disons que tu as 100 grammes d'un certain composé qui contient 80,0 % de carbone (C) et 20 % d'hydrogène (H) en masse. Comment pouvons-nous utiliser cette information pour trouver la formule empirique du composé ?

Si nous avons 100 g de ce composé et que 80 % de sa masse est attribuée au carbone, alors nous pouvons dire que nous avons 80 grammes de carbone (C). De même, 20 % d'hydrogène dans sa composition signifierait 20 grammes d'hydrogène (H).

Il nous faut maintenant déterminer le rapport molaire en convertissant les grammes en moles.

• \( \text{moles de C = 80 g C }\time \frac{\text{1 mol C}}{\text{12,011 g C}} = 6,67 \text{ moles de C} \)
• \( \text{moles de C = 20 g H }\time \frac{\text{1 mol C}}{\text{1.008 g C}} = 20 \text{ moles de H} \)

$$ \text{C}_{6.67}\text{ H}_{20} $$

Remarque que les moles ne sont pas toutes des nombres entiers. Lorsque cela se produit, nous devons diviser les deux nombres par un facteur commun, ou par le nombre le plus bas, qui est 6,67 dans ce cas.

$$C : \frac{6,67}{6,67}$$.

$$ H : \frac{20}{6,67}} $$

Cela nous donnerait la formule empirique du composé :

$$ \text{C}_{1}\text{ H}_{3} \text{ ou } \color{Orchid} \text{C}\text{H}_{3} $$

Pourcentage de composition de la Terre

Pour finir, examinons la composition de la Terre. Les principaux constituants de l'atmosphère terrestre sont 78,084 % d'azote (_N2) et 20,948 % d'oxygène (_O2). Le reste de la composition en pourcentage par volume de l'atmosphère comprend divers autres gaz tels que la vapeur d'eau, l'argon, le dioxyde de carbone, le néon, l'hélium, le méthane, le xénon, etc.

Le noyau de la Terre est composé de 88,8 % de fer, de 5,8 % de nickel et de 0,27 % de cobalt, tandis que son manteau est principalement constitué de 47,9 % de dioxyde de silicium, de 34,1 % d'oxyde de magnésium et de 8,9 % d'oxyde de fer (II).

Maintenant, j'espère que tu es plus confiant dans ta compréhension de la composition en pourcentage !