Comment déterminer la composition centésimale massique d'un hydrocarbure ?

Déterminer la composition centésimale massique d’un hydrocarbure : une approche pédagogique

Connaître la composition centésimale massique d’un hydrocarbure, c’est-à-dire le pourcentage massique de carbone et d’hydrogène qu’il contient, est crucial pour le caractériser et prédire certaines de ses propriétés. Si la formule brute est connue, ce calcul est relativement simple. Voici une approche pédagogique pour comprendre et appliquer la méthode.

Rappel fondamental : La masse molaire

Avant de se lancer dans le calcul de la composition centésimale, il est impératif de maîtriser la notion de masse molaire. Exprimée en grammes par mole (g/mol), elle représente la masse d’une mole d’une substance donnée. Pour un élément, elle est indiquée dans le tableau périodique. Pour un composé, elle s’obtient en additionnant les masses molaires de tous les atomes qui le constituent.

Exemple : le méthane (CH₄)

Prenons l’exemple du méthane (CH₄) pour illustrer le processus :

1. Déterminer la masse molaire du composé:

   • Masse molaire du carbone (C) : 12,01 g/mol
   • Masse molaire de l’hydrogène (H) : 1,01 g/mol
   • Masse molaire du méthane (CH₄) : (1 x 12,01 g/mol) + (4 x 1,01 g/mol) = 16,05 g/mol

2. Calculer la contribution massique de chaque élément:

   • Contribution du carbone : (1 x 12,01 g/mol) = 12,01 g/mol
   • Contribution de l’hydrogène : (4 x 1,01 g/mol) = 4,04 g/mol

3. Déterminer le pourcentage massique de chaque élément:

   • Pourcentage massique du carbone : (12,01 g/mol / 16,05 g/mol) x 100 = 74,83 %
   • Pourcentage massique de l’hydrogène : (4,04 g/mol / 16,05 g/mol) x 100 = 25,17 %

Généralisation à tout hydrocarbure de formule CₓHᵧ

La méthode décrite ci-dessus peut être généralisée à n’importe quel hydrocarbure de formule brute CₓHᵧ :

• Masse molaire de CₓHᵧ: (x Masse molaire de C) + (y Masse molaire de H)
• Pourcentage massique de C: [(x * Masse molaire de C) / Masse molaire de CₓHᵧ] x 100
• Pourcentage massique de H: [(y * Masse molaire de H) / Masse molaire de CₓHᵧ] x 100

Conclusion et applications

La détermination de la composition centésimale massique d’un hydrocarbure est une étape fondamentale en chimie organique. Elle permet non seulement de caractériser la molécule, mais aussi de déterminer sa formule empirique à partir de données expérimentales, comme l’analyse élémentaire. Cette information est précieuse pour comprendre les réactions chimiques impliquant ces composés et pour prédire leurs propriétés physico-chimiques.