Calculer la formule la plus simple à partir de la composition en pourcentage

Ceci est un exemple de problème de chimie travaillé pour calculer la formule la plus simple à partir de la composition en pourcentage.

Formule la plus simple du problème de composition en pourcentage

La vitamine C contient trois éléments: le carbone, l'hydrogène et l'oxygène. L'analyse de la vitamine C pure indique que les éléments sont présents dans les pourcentages massiques suivants:

• C = 40,9
• H = 4,58
• O = 54,5

Utilisez les données pour déterminer la formule la plus simple pour la vitamine C.

Solution

Nous voulons trouver le nombre de moles de chaque élément afin de déterminer les ratios des éléments et la formule. Pour faciliter le calcul (c.-à-d. Laisser les pourcentages se convertir directement en grammes), supposons que nous avons 100 g de vitamine C.Si vous recevez des pourcentages massiques, toujours travailler avec un échantillon hypothétique de 100 grammes. Dans un échantillon de 100 grammes, il y a 40,9 g C, 4,58 g H et 54,5 g O. Maintenant, recherchez les masses atomiques pour les éléments du tableau périodique. Les masses atomiques se révèlent être:

• H est 1,01
• C est 12,01
• O est 16,00

Les masses atomiques fournissent un facteur de conversion en moles par gramme. En utilisant le facteur de conversion, nous pouvons calculer les moles de chaque élément:

• moles C = 40,9 g C x 1 mol C / 12,01 g C = 3,41 mol C
• moles H = 4,58 g H x 1 mol H / 1,01 g H = 4,53 mol H
• moles O = 54,5 g O x 1 mol O / 16,00 g O = 3,41 mol O

Le nombre de moles de chaque élément est dans le même rapport que le nombre d'atomes C, H et O dans la vitamine C.Pour trouver le rapport de nombre entier le plus simple, divisez chaque nombre par le plus petit nombre de moles:

• C: 3,41 / 3,41 = 1,00
• H: 4,53 / 3,41 = 1,33
• O: 3,41 / 3,41 = 1,00

Les rapports indiquent que pour chaque atome de carbone, il y a un atome d'oxygène. En outre, il y a 1,33 = 4/3 atomes d'hydrogène. (Remarque: la conversion de la décimale en une fraction est une question de pratique! Vous savez que les éléments doivent être présents dans des rapports de nombres entiers, alors recherchez les fractions communes et familiarisez-vous avec les équivalents décimaux pour les fractions afin que vous puissiez les reconnaître.) Une autre façon exprimer le rapport atomique, c'est l'écrire comme 1 C: 4/3 H: 1 O. Multiplier par trois pour obtenir le plus petit nombre entier, qui est 3 C: 4 H: 3 O. Ainsi, la formule la plus simple de la vitamine C est C₃H₄O₃.

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C₃H₄O₃

Deuxième exemple

Ceci est un autre exemple de problème de chimie travaillé pour calculer la formule la plus simple à partir de la composition en pourcentage.

Problème

La cassitérite minérale est un composé d'étain et d'oxygène. L'analyse chimique de la cassitérite montre que les pourcentages massiques d'étain et d'oxygène sont respectivement de 78,8 et 21,2. Déterminer la formule de ce composé.