En stoechiométrie, ou l'étude des quantités relatives de substances dans les réactions, vous rencontrerez deux situations qui nécessitent le calcul du rapport molaire. Dans l'un, vous analysez une substance mystérieuse pour déterminer sa formule empirique, et dans l'autre, vous calculez les quantités relatives de réactifs et de produits dans une réaction. Dans le premier cas, vous devez généralement peser les composants individuels d'un composé et calculer le nombre de moles de chacun. Dans le second cas, vous pouvez généralement trouver le rapport molaire en équilibrant l'équation de la réaction.
Détermination de la formule empirique
La procédure typique pour déterminer la formule empirique d'un composé mystère consiste à l'analyser pour ses éléments constitutifs. Si vous obtenez le poids de chaque élément du composé, vous pouvez déterminer le nombre de moles de chaque composé en divisant le poids réel en grammes par le poids atomique de cet élément. Pour ce faire, vous devez rechercher les poids atomiques dans le tableau périodique ou, pour vous faciliter la tâche, vous pouvez utiliser un
Une fois que vous connaissez le nombre de moles de chaque composant du composé, vous divisez chacun par celui avec le nombre le plus bas et arrondissez au nombre entier le plus proche. Les nombres sont les rapports molaires, et ils apparaissent comme des indices dans la formule empirique.
Exemple: Vous analysez un composé et constatez qu'il contient 0,675 g d'hydrogène (H), 10,8 g d'oxygène (O) et 13,5 g de calcium (Ca). Quelle est la formule empirique?
- H – 0,675
- O – 0,675
- Ca – 0,337
La masse molaire de l'hydrogène est de 1 g (arrondi à une décimale), donc le nombre de moles présentes dans le composé est de 0,675/1 = 0,675. La masse molaire de l'oxygène est de 16 g et la masse molaire du calcium est de 40,1 g. En effectuant la même opération pour ces éléments, vous constatez que le nombre de moles de chaque élément est :
Le calcium est l'élément avec le plus petit nombre de moles, qui est de 0,337. Divisez ce nombre dans les autres pour obtenir le rapport molaire. Dans ce cas, c'est H-2, O-2 et Ca-1. En d'autres termes, pour chaque atome de calcium dans le composé, il y a deux hydrogènes et deux oxygènes.
Les nombres dérivés du rapport molaire des éléments apparaissent dans la formule empirique en indices. La formule empirique du composé est CaO2H2, qui s'écrit généralement Ca (OH)2.
Équilibrer une équation de réaction
Si vous connaissez les réactifs et les produits d'une réaction, vous pouvez écrire une équation déséquilibrée pour la réaction en mettant les réactifs d'un côté et les produits de l'autre. La loi de conservation de la masse exige que les deux côtés de l'équation aient le même nombre d'atomes de chaque élément, ce qui fournit une indication sur la façon de trouver le rapport molaire. Multipliez chaque côté de l'équation par un facteur qui équilibre l'équation. Les facteurs de multiplication apparaissent sous forme de coefficients, et ces coefficients vous indiquent les rapports molaires de chacun des composés dans la réaction.
Par exemple, l'hydrogène et l'oxygène se combinent pour former de l'eau. L'équation déséquilibrée est H2 + O2 ->H2O. Cependant, cette équation n'est pas équilibrée car il y a plus d'atomes d'oxygène d'un côté que de l'autre. L'équation équilibrée est 2H2 + O2 –> 2H2O. Il faut deux atomes d'hydrogène pour chaque atome d'oxygène pour produire cette réaction, donc le rapport molaire entre l'hydrogène et l'oxygène est de 2:1. La réaction produit deux molécules d'eau, donc le rapport molaire entre l'oxygène et l'eau est de 1:2, mais le rapport molaire entre l'eau et l'hydrogène est de 2:2.