La chimie de l’atome à la macromolécule

Résumé du document

Ce TD de chimie se propose de traiter à l'aide d'un rappel théorique exemplifié d'au moins deux exercices accompagnés de leurs corrigés, les notions de stoechiométrie, de propagation des incertitudes, et d'atomistique. La stoechiométrie exprime le fait que les éléments se combinent dans des proportions fixes (loi des proportions définies) pour donner un composé chimique défini par opposition à une solution ou un mélange dont la composition peut varier continûment en disant que les composés sont stoechiométriques (du grec stoiceion : élément).

D'autre part, il est rare que le résultat d'une mesure soit définitif. Le plus souvent, il est utilisé pour calculer le résultat final au moyen d'une formule dans laquelle interviennent d'autres résultats expérimentaux. Dans ce cas, il faut déterminer l'incertitude sur le résultat final. Cette détermination fait l'objet de ce qu'on appelle improprement "calcul d'erreurs" ou propagation des incertitudes. Dans ce qui suit, on considérera que les divers résultats expérimentaux sont indépendants (pas de corrélation entre les erreurs).

La notation symbolique X est utilisée indifféremment pour qualifier l'atome et le noyau de l'élément X. C'est donc le contexte de l'exercice qui permet de déterminer à quoi correspond le symbole. L'énergie de cohésion du noyau est définie par la relation ΔE = Δm.c2 où "c" est la célérité de la lumière et "Δm" la perte de masse associée à la formation du noyau. Par convention, cette énergie sera comptée positivement.

Extraits

[...] Soit un échantillon du composé chimique défini : AaBbCg la stœchiométrie s'exprime par les relations de proportionnalité entre la quantité de matière de chaque élément : nA α = nB β = nC γ = n Aα BβCγ 1 De même pour une réaction telle que : N2 + 3 H2 = 2 NH3 on aura : nN = nH = n NH Exercice supplémentaire A On chauffe dans l'air, à 900°C un échantillon d'uranium métal de masse m = 0,1600 g. On obtient 0,1887 g d'un oxyde vert foncé de formule UxOy (qui est aussi sa formule brute) Ecrire l'équation bilan de la réaction Quelle est la formule de cet oxyde ? 3. Quelle quantité (en moles) de UxOy a été obtenue ? [...]

[...] Écrire l'équation bilan de la réaction. xU+ y 2 O2 UxOy 2. Quelle est la formule de cet oxyde ? Il faut déterminer x et y ; mettons en place les informations de l'énoncé : xU+ = y 2 O2 UxOy 0,1887 g 0,1600 g = moles = n(U dans l'échantillon oxydé) = = 16 O ) = = U ) m(O dans l'échantillon oxydé) = 0,1887 0,1600 = 0,0287 g n(O dans l'échantillon oxydé) = Donc dans l'échantillon oxydé : mol Chap I Or = 1,66 ; donc + 1 = 1,66 + 1 = 2,66 = La formule est donc : U3O Quelle quantité (en moles) de UxOy a été obtenue ? [...]

[...] Quelle est la fraction massique de zinc qui n'a pas réagi ? Données : MZn = 65,39 g.mol-1 ; MI = 126,9 g.mol-1 La réaction chimique est : Zn + I2 ZnI2 Si les conditions de départ sont stœchiométriques, = I2 ) = ZnI2 ) . Mais ici, c'est différent, puisque ce sont les masses de départ de Zn et de I2 qui sont identiques. Comparons les masses molaires des 2 réactifs : M(I2) = 126,9 = 253,8 g.mol-1 M(Zn) = 65,39 g.mol-1 Les 2 masses molaires sont très différentes et dans une même masse, il y aura beaucoup moins de moles de I2. [...]