Formule brute

[Universus]

Salut à tous,

Je viens d’avoir un examen de chimie, examen qui, vu mes talents innés en la matière, m’a donné du fil à retordre. Spécialement un numéro à propos de la formule brute, sujet que je n’avais pas révisé (par oubli…) et dont la raison d’être m’échappe complètement. Alors, les dégâts ayant déjà été fait cet avant-midi, c’est tout bonnement pour comprendre le concept de formule brute que je vous écris ce message, en espérant que vous puissiez m’aider.

Si je me rappelle bien de la question, elle s'énonce à peu près comme suit :

Soit un mélange de 0,168g (si je me rappelle bien) de carbone, d'hydrogène et d'oxygène que l'on brûle, obtenant ainsi 0,505g de CO₂ et 0,123g de H₂O. Quelle est la formule brute du composé?

Comme je vous l'ai dit, je n'avais pas trop d'idée de comment procéder, alors j'y suis aller par ce qui me semblait au moment logique. Je vous développe ma démarche :

De façon (fort) générale, on peut dire que l'équation de cette combustion est :



Vu le nombre d'inconnus, je voyais mal comment procéder à l'aide de la quantité de moles, alors j'y suis aller pour la masse. Je me suis dit que si la masse molaire MM du CO₂ est 44,01 g/mol, il y a dans cette mole l'équivalent de 12,01 g de C. En jugeant de la proportionnalité de la masse, je me suis dit qu'ayant une masse de CO₂ de 0,505g, je pourrais trouver la quantité de carbone (en g, puis éventuellement en mol) dans ce 0,505g de CO₂, par produit croisé. Ça me donne 0,138g.

De la même façon je pourrais trouvé la masse de H dans l'eau. Ça m'a donné 0,014g. Étant donné que je connais la masse totale du CO₂ et de l'eau et que je viens de déterminer la masse en C et en H, je connais la masse de O dans ces deux ensembles de molécules, soit 0,476g.

Par conservation de la masse, je me dis qu'il y avait, en tout, 0,628g de composé et d'oxygène au départ. Du fait qu'il y aurait 0,168g de composé, j'obtiens 0,460g d'oxygène. Cela est 0,016g de moins que la quantité d'oxygène qu'il y a dans le CO₂ et l'eau ; je présume donc que c'est la quantité d'oxygène présent dans le composé. Tout le carbone et l'hydrogène finale se trouvait, initialement, dans le composé aussi.

Alors je pensais qu'ayant toutes ces quantités de masse, je pourrais savoir le nombre de moles de chacun de ces éléments dans le composé en trouvant tout d'abord le nombre de moles de chacun des types d'atomes équivalent aux masses trouvées ci-dessus, puis, en divisant par le plus petit nombre de moles ainsi trouver, déterminer les proportions de C, de H et de O dans le composé... Grave erreur je pense à présent Ça m'a donné, bref, , ce qui est peu probable à vue de nez.

Alors, j'ai discuté avec un ami de la méthode à prendre (en fait, celle qu'il a prise, celle qui est celle que nous avions brièvement apprise) et je ne comprends pas du tout comment on peut faire ce qu'il a fait, dans le sens que je ne comprends pas la logique derrière tout ça. Premièrement, il m'a dit qu'il avait fait :

, que par les masses respectives du dioxyde de carbone et de l'eau, ainsi qu'avec leur masse molaire, il a déterminer x et y, puis, connaissant la masse du composé, il trouvait z.

Par la suite, grâce à d'autres informations, nous pouvions déterminé la formule moléculaire... mais, c'est que je ne comprends pas comment on peut poser l'égalité précédente, dire qu'il y a égalité de moles de cette façon. Il me semble que ce que peut poser c'est avec et .

Bref, je ne vois vraiment pas comment procéder... Alors, si vous pouviez m'éclairer, question que je comprenne l'idée derrière tout ça, je pourrais être certain de ne plus jamais l'oublier, même si je n'utiliserai peut-être plus jamais la formule brute pour le restant de mes études

Merci beaucoup
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[invite433e9e20]

C'est ton ami qui a raison.

Le plus simple pour trouver est d'en arriver a cette formule, je vais essayer de t'expliquer comment.



Comme tu l'as trouvé toi même, le seul élément qui est ajouté pour la combution est l'O₂ dont ont ne connait pas la quantité.

Pour le reste, il y a donc autant de C dans ton réactif de départ que dans le CO₂ produit, on nomme cette quantité x. comme il n'y a qu'un C de chaque côté (1 molécule contenant 1 seul C de chaque côté), on ajoute x de chaque côté pour la molécule avec le C.
De même il y a autant d'H dans le réactif que dans l'eau produite. on désigne cette quantité d'H par y. Or il y a deux fois plus de H du côté des produits de réaction (2 H dans 1 molécule d'eau) donc pour avoir la même quantité de H, il faut mettre Y/2 comme coefficient stoechiométrique devant l'eau.

voila comme on obtient cette fameuse équation...

A partir de là tu peut facilement déterminer z qui est la quatité d'O
z= 2x + y/2
2x car 2 fois plus d'O que de C dans le CO₂ or tu as x CO₂ (1 molécule de CO₂ possèdant 2 atomes d'oxygène on a 2x O)
y/2 car tu a autant d'O que de molécule d'eau produite (1 O pour 1 molécule d'eau)

Après c'est des maths, y'a plus qu'a résoudre avec tes masses et masses molaires...

[Universus]

Merci pour ta réponse, seulement, c'est exactement là où réside mon imcompréhension Je veux dire que je comprends la justification "mathématique", mais je ne sais pas pourquoi on peut dire qu'il y a autant de molécules de carbone dans le composé qu'il y en a dans le CO₂ final, sachant que, par la suite, il faudra trouver la valeur de de n dans , puis, éventuellement, équilibrer l'équation chimique, c'est-à-dire trouver une valeur a par laquelle multipliée ... Je ne sais pas trop comment l'exprimer, car évidemment, si cette manière de faire est utilisée par les chimistes depuis je ne sais quand, c'est donc dire que je comprends mal et non pas l'inverse... Mon intention est donc d'essayer de comprendre la logique derrière le raisonnement. Comment le dire autrement...

Partons de ce que tu dis, soit :



Sachant la masse des deux réactifs obtenus dans le cadre de l'expérience (fictive, mais bon) et leur masse molaire, je peux déterminer les valeurs de x et y.⁽¹⁾ Puis de z. Ensuite, étant donné qu'il est possible que les valeurs de x,y et z ne soient pas entières, on divise chacune par celle qui a la valeur la plus petite, puis on arrondit à l'entier le plus près, obtenant ainsi la formule brute du composé. Ma question serait donc : les rapports entre les valeur de x,y et z obtenues ici (que nous nommerons plutôt x',y' et z' pour éviter toute confusion) et la valeur la plus petite parmi celles-ci ne seraient-ils pas équivalents au terme pour les variables a et n nommées dans mon message précédent? De sorte qu'on aurait



Si c'est le cas, alors je comprends la logique de la méthode et ma question est règlée. Sinon, je suis complètement perdu...

Autrement, je me demande aussi ce qui n'a pas fonctionné dans mon raisonnement qui faisait intervenir les masses de chacun des éléments en présence. Sauriez-vous m'expliquer pourquoi, ce serait très apprécié

Merci encore

Universus

(1) En passant, alors que tu dis qu'on peut trouver (ce que j'aurais fait aussi si j'avais employé cette méthode), mon ami m'a fait penser que cette méthode supposerait (peut-être?) qu'il n'y ait pas de surplus de O₂ suite à combustion, puisque sinon, il faut faire appel à un second inconnu. Pour sa part, il a plutôt procédé ainsi :

Si nous connaissons x' et y', sachant aussi la masse du composé et les masses molaires du C, de H et de O, on peut faire , on peut obtenir directement z' sans passer par la quantité de moles de O présent dans le CO₂ ou l'eau au final. Les deux méthodes sont-elles équivalentes? Parce que je dois avouer (mais bon, je sais déjà que mon intuition n'est pas très utile en chimie) que la méthode de mon ami me semble plus sécuritaire. Merci pour votre aide.

[philou21]

Bonjour

tu peux également raisonner comme ceci :
soit m, mc_o2 et m_h2o les masses du produit à analyser de CO2 et de H20

alors les masses de carbone et d'hydrogène sont donc m_c=m_co2*12/44 et m_h=m_h2o*2/18
la masse d'oxygène est le reste ( s'il n'y a pas d'autres éléments...) : m_o=m-m_c-m_h

soit M la masse molaire de CxHyOz (la formule pouvant être (CxHyOz)n)

on a donc 12x/M=m_c/m
.................y/M=m_h/m
..............16z/M=m_o/m


3 équations 4 inconnues (x,y,z et M)... on rajoute donc une condition : x y et z doivent être les plus petits entiers possibles.

on prend en général z=1 et on calcule x et y
si x et y ne sont pas entiers on prendra z=2 etc...

[A voir en vidéo sur Futura]

[Universus]

Pour le début de ton raisonnement, c'est exactement la façon dont j'avais procédé. Pour la suite, j'ai fait quelque chose qui y ressemblait, mais je me suis perdu alors, bon, ça a donné ce que ça a donné. Mais merci pour ton aide, je pense bien comprendre à présent.

Universus