12.12 Formule moléculaire
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© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
• À la suite d’un traitement qui transforme tout l’azote contenu dans le
composé en diazote gazeux, appliqué à un échantillon de 1,225 g, on a
recueilli sur une cuve à eau 335 mL de diazote, à 18 °C et sous une pression
atmosphérique de 997,2 mbar.
Quelle est la formule moléculaire de ce composé ?
Solution
Il convient d’abord de reconnaître et organiser les informations, et de leur donner du sens en
fonction de la question posée.
Vous savez [Ex. 6.7] que la détermination de la formule d’un composé nécessite la connaissance
de sa composition massique (% en masse de chacun des éléments, qui le constituent) et aussi de
sa masse molaire moléculaire M. Il est clair que la première information vous permettra de déterminer M, et que les autres concernent la détermination de la composition massique du composé,
en carbone et en azote.
Mais deux remarques peuvent être faites :
• Aucune donnée n’est fournie concernant la proportion d’hydrogène dans le composé : est-ce
vraiment un problème ?
• Le diazote gazeux a été recueilli sur une cuve à eau, donc au contact d’eau, et c’est en fait non
du diazote pur mais un mélange de diazote et de vapeur d’eau qu’on a recueilli. Il conviendra
de faire une correction pour tenir compte de la pression partielle de la vapeur d’eau
(cf. Annexe H).
➤ Détermination de la masse molaire M
En admettant que la vapeur organique se comporte comme un gaz parfait, on peut écrire :
n ϭ
avec n ϭ
Il vient :
soit :
M ϭ 45,2 g.mol –1
➤ Composition centésimale
250 mg de CO 2 , soit 0,250 g / 44 g.mol –1 ϭ 5,7.10 –3 mol, contiennent 12 g.mol –1 ϫ 5,7.10 –3 mol
ϭ 6,8.10 –2 g de carbone ; rapportée à la masse de l’échantillon, cette masse représente une
proportion massique de 6,8.10 –2 g / 0,128 g ϭ 0,53 (53 %).
Le diazote se trouve sous une pression réelle (pression partielle) égale à la pression atmosphérique du moment diminuée de la pression de vapeur de l’eau. Celle-ci, à 18 °C, vaut 20,7 mbar
(cf. Annexe H), de sorte que la pression partielle p du diazote est 997,2 mbar – 20,7 mbar ϭ
976,5 mbar. La quantité molaire de diazote obtenue est donc :
Il y correspond une masse d’azote (élément N) égale à 28 g.mol –1 ϫ 1,35.10 –2 mol ϭ 0,38 g soit
31 % de la masse de l’échantillon.
On ne dispose d’aucune donnée concernant l’hydrogène, mais le % de H contenu dans le
composé peut être déterminé par différence :
100 w(H) ϭ 100 % – 100 w(C) – 100 w(N) ϭ 100 % – 53 % – 39 % ϭ 16 %.
pV
RT
------ -
m
M
---- -
n
100 260 Pa 725.10
–6 m
3
×
8,314 JK
–1 mol
–1 353 K
×
------------------------------------------------------------1,12 g
M
-------------- -
=
=
n
pV
RT
------ -
9,76.10
4 Pa 3,35.10
–4 m
3
×
8,314 JK
–1 mol
–1 291 K
×
--------------------------------------------------------------- -
1,35.10
–2 mol
=
=
=
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© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
• À la suite d’un traitement qui transforme tout l’azote contenu dans le
composé en diazote gazeux, appliqué à un échantillon de 1,225 g, on a
recueilli sur une cuve à eau 335 mL de diazote, à 18 °C et sous une pression
atmosphérique de 997,2 mbar.
Quelle est la formule moléculaire de ce composé ?
Solution
Il convient d’abord de reconnaître et organiser les informations, et de leur donner du sens en
fonction de la question posée.
Vous savez [Ex. 6.7] que la détermination de la formule d’un composé nécessite la connaissance
de sa composition massique (% en masse de chacun des éléments, qui le constituent) et aussi de
sa masse molaire moléculaire M. Il est clair que la première information vous permettra de déterminer M, et que les autres concernent la détermination de la composition massique du composé,
en carbone et en azote.
Mais deux remarques peuvent être faites :
• Aucune donnée n’est fournie concernant la proportion d’hydrogène dans le composé : est-ce
vraiment un problème ?
• Le diazote gazeux a été recueilli sur une cuve à eau, donc au contact d’eau, et c’est en fait non
du diazote pur mais un mélange de diazote et de vapeur d’eau qu’on a recueilli. Il conviendra
de faire une correction pour tenir compte de la pression partielle de la vapeur d’eau
(cf. Annexe H).
➤ Détermination de la masse molaire M
En admettant que la vapeur organique se comporte comme un gaz parfait, on peut écrire :
n ϭ
avec n ϭ
Il vient :
soit :
M ϭ 45,2 g.mol –1
➤ Composition centésimale
250 mg de CO 2 , soit 0,250 g / 44 g.mol –1 ϭ 5,7.10 –3 mol, contiennent 12 g.mol –1 ϫ 5,7.10 –3 mol
ϭ 6,8.10 –2 g de carbone ; rapportée à la masse de l’échantillon, cette masse représente une
proportion massique de 6,8.10 –2 g / 0,128 g ϭ 0,53 (53 %).
Le diazote se trouve sous une pression réelle (pression partielle) égale à la pression atmosphérique du moment diminuée de la pression de vapeur de l’eau. Celle-ci, à 18 °C, vaut 20,7 mbar
(cf. Annexe H), de sorte que la pression partielle p du diazote est 997,2 mbar – 20,7 mbar ϭ
976,5 mbar. La quantité molaire de diazote obtenue est donc :
Il y correspond une masse d’azote (élément N) égale à 28 g.mol –1 ϫ 1,35.10 –2 mol ϭ 0,38 g soit
31 % de la masse de l’échantillon.
On ne dispose d’aucune donnée concernant l’hydrogène, mais le % de H contenu dans le
composé peut être déterminé par différence :
100 w(H) ϭ 100 % – 100 w(C) – 100 w(N) ϭ 100 % – 53 % – 39 % ϭ 16 %.
pV
RT
------ -
m
M
---- -
n
100 260 Pa 725.10
–6 m
3
×
8,314 JK
–1 mol
–1 353 K
×
------------------------------------------------------------1,12 g
M
-------------- -
=
=
n
pV
RT
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9,76.10
4 Pa 3,35.10
–4 m
3
×
8,314 JK
–1 mol
–1 291 K
×
--------------------------------------------------------------- -
1,35.10
–2 mol
=
=
=