Exercices et corrigés

Etude de Chimie

Calcul de la Masse Molaire d’un Composé

Calcul de la Masse Molaire d'un Composé en Chimie Générale

Calcul de la Masse Molaire d'un Composé

Comprendre la Masse Molaire

La masse molaire (\(M\)) d'un composé chimique est la masse d'une mole de ce composé. Elle est exprimée en grammes par mole (\(\text{g/mol}\)). Le calcul de la masse molaire est une étape fondamentale en chimie, indispensable pour de nombreuses applications telles que la stœchiométrie des réactions, la préparation de solutions de concentrations précises, ou la détermination de formules brutes et moléculaires. Elle s'obtient en additionnant les masses molaires atomiques de tous les atomes présents dans la formule chimique du composé, en tenant compte de leur nombre respectif.

Données de l'étude

On souhaite calculer la masse molaire du glucose, un sucre simple de formule brute \(\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6\).

Masses Molaires Atomiques (arrondies) :

  • Carbone (C) : \(M_C = 12.01 \, \text{g/mol}\)
  • Hydrogène (H) : \(M_H = 1.008 \, \text{g/mol}\)
  • Oxygène (O) : \(M_O = 16.00 \, \text{g/mol}\)
Schéma : Structure Simplifiée du Glucose (Forme Cyclique)
O C C C C C O O O Glucose (C₆H₁₂O₆)

Représentation schématique simplifiée de la structure cyclique du glucose.

Questions à traiter

  1. Identifier le nombre d'atomes de chaque élément (Carbone, Hydrogène, Oxygène) dans une molécule de glucose.
  2. Calculer la masse totale apportée par les atomes de Carbone dans une mole de glucose.
  3. Calculer la masse totale apportée par les atomes d'Hydrogène dans une mole de glucose.
  4. Calculer la masse totale apportée par les atomes d'Oxygène dans une mole de glucose.
  5. Calculer la masse molaire totale du glucose (\(M_{\text{glucose}}\)).

Correction : Calcul de la Masse Molaire du Glucose

Question 1 : Nombre d'Atomes de Chaque Élément

Principe :

La formule brute \(\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6\) indique directement le nombre d'atomes de chaque élément par molécule.

Décompte :
  • Carbone (C) : 6 atomes
  • Hydrogène (H) : 12 atomes
  • Oxygène (O) : 6 atomes
Résultat Question 1 : Une molécule de glucose contient 6 atomes de Carbone, 12 atomes d'Hydrogène, et 6 atomes d'Oxygène.

Question 2 : Masse Totale du Carbone

Principe :

Multiplier le nombre d'atomes de carbone par la masse molaire atomique du carbone.

Formule(s) utilisée(s) :
\[\text{Masse C totale} = (\text{Nombre d'atomes C}) \times M_C\]
Données spécifiques :
  • Nombre d'atomes C = 6
  • \(M_C = 12.01 \, \text{g/mol}\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} \text{Masse C totale} &= 6 \times 12.01 \, \text{g/mol} \\ &= 72.06 \, \text{g/mol} \end{aligned} \]
Résultat Question 2 : La masse totale apportée par le carbone est \(72.06 \, \text{g/mol}\).

Question 3 : Masse Totale de l'Hydrogène

Principe :

Multiplier le nombre d'atomes d'hydrogène par la masse molaire atomique de l'hydrogène.

Formule(s) utilisée(s) :
\[\text{Masse H totale} = (\text{Nombre d'atomes H}) \times M_H\]
Données spécifiques :
  • Nombre d'atomes H = 12
  • \(M_H = 1.008 \, \text{g/mol}\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} \text{Masse H totale} &= 12 \times 1.008 \, \text{g/mol} \\ &= 12.096 \, \text{g/mol} \end{aligned} \]
Résultat Question 3 : La masse totale apportée par l'hydrogène est \(12.096 \, \text{g/mol}\).

Question 4 : Masse Totale de l'Oxygène

Principe :

Multiplier le nombre d'atomes d'oxygène par la masse molaire atomique de l'oxygène.

Formule(s) utilisée(s) :
\[\text{Masse O totale} = (\text{Nombre d'atomes O}) \times M_O\]
Données spécifiques :
  • Nombre d'atomes O = 6
  • \(M_O = 16.00 \, \text{g/mol}\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} \text{Masse O totale} &= 6 \times 16.00 \, \text{g/mol} \\ &= 96.00 \, \text{g/mol} \end{aligned} \]
Résultat Question 4 : La masse totale apportée par l'oxygène est \(96.00 \, \text{g/mol}\).

Question 5 : Masse Molaire Totale du Glucose (\(M_{\text{glucose}}\))

Principe :

Additionner les masses totales de chaque élément constituant.

Formule(s) utilisée(s) :
\[M_{\text{glucose}} = \text{Masse C totale} + \text{Masse H totale} + \text{Masse O totale}\]
Données des calculs précédents :
  • Masse C totale \(= 72.06 \, \text{g/mol}\)
  • Masse H totale \(= 12.096 \, \text{g/mol}\)
  • Masse O totale \(= 96.00 \, \text{g/mol}\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} M_{\text{glucose}} &= 72.06 \, \text{g/mol} + 12.096 \, \text{g/mol} + 96.00 \, \text{g/mol} \\ &= 180.156 \, \text{g/mol} \end{aligned} \]
Résultat Question 5 : La masse molaire du glucose est \(M_{\text{glucose}} \approx 180.16 \, \text{g/mol}\). (Arrondi à deux décimales, en accord avec les données initiales).

Quiz Intermédiaire 1 : Si la formule du saccharose est \(\text{C}_{12}\text{H}_{22}\text{O}_{11}\), combien d'atomes d'hydrogène y a-t-il dans une molécule de saccharose ?

Quiz Rapide : Testez vos connaissances (Récapitulatif)

1. La masse molaire d'un élément est numériquement égale à :

2. Pour calculer la masse molaire d'un composé ionique comme \(\text{NaCl}\), on :

3. L'unité de la masse molaire est :

Glossaire

Masse Molaire (M)
Masse d'une mole d'une substance (atomes, molécules, ions). Elle est exprimée en grammes par mole (\(\text{g/mol}\)).
Mole (mol)
Unité de quantité de matière du Système International. Une mole contient un nombre d'entités élémentaires (atomes, molécules, etc.) égal au nombre d'Avogadro (\(N_A \approx 6.022 \times 10^{23} \, \text{mol}^{-1}\)).
Masse Molaire Atomique
Masse d'une mole d'atomes d'un élément chimique. Ces valeurs sont généralement trouvées dans le tableau périodique des éléments.
Formule Brute
Représentation écrite d'une molécule qui indique la nature et le nombre de chaque atome la constituant, sans information sur leur agencement spatial (ex: \(\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6\) pour le glucose).
Unité de Masse Atomique (u.m.a. ou u)
Unité de masse utilisée pour exprimer la masse des atomes et des molécules. Elle est définie comme 1/12 de la masse d'un atome de carbone-12. \(1 \, \text{u} \approx 1.66054 \times 10^{-24} \, \text{g}\).
Calcul de la Masse Molaire - Exercice d'Application

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