I-2 Analyse élémentaire quantitative INTRODUCTION À LA CHIMIE ORGANIQUE

I-2 Analyse élémentaire quantitative
I-2-1 Dosage des éléments d’un composé organique

Le composé est d’abord séché pour évacuer toute trace d’eau, puis pesé et traité par un oxydant approprié au cours de la réaction d’oxydation.
— Le carbone est transformé en CO₂ qui est absorbé par une masse de potasse (KOH) connue.
— L’hydrogène est transformé en eau qui est absorbée par une masse d’acide sulfurique connue.
— L’azote est transformé en diazote (N₂) dont on mesure le volume dans les conditions de l’expérience, puis on déduit sa masse.
* Détermination des pourcentages massiques du carbone et de l’hydrogène
Soient m_CO2 et m_H2O , les masses respectives de CO₂ et de H₂O formées par oxydation d’un composé de masse m. Si m_C et m_H sont les masses respectives de carbone et de l’hydrogène, alors, $${m_C} = \frac{{{M_C}}}{{{M_{C{O_2}}}}}{m_{C{O_2}}}{\rm{ e}}{{\rm{t}}_.}{\rm{ }}{m_H} = \frac{{{M_{{H_2}}}}}{{{M_{{H_2}O}}}}{m_{{H_2}O}}$$
Les pourcentages de carbone et d’hydrogène sont donc donnés par: $${\raise0.5ex\hbox{\(\scriptstyle O\)} \kern-0.1em/\kern-0.15em \lower0.25ex\hbox{\(\scriptstyle 0\)}}C = \frac{{{m_C}}}{m} \times 100{\rm{ e}}{{\rm{t}}_.}{\rm{ }}{\raise0.5ex\hbox{\(\scriptstyle O\)} \kern-0.1em/\kern-0.15em \lower0.25ex\hbox{\(\scriptstyle 0\)}}H = \frac{{{m_H}}}{m} \times 100$$
En fonction des masses molaires, $${\raise0.5ex\hbox{\(\scriptstyle O\)} \kern-0.1em/\kern-0.15em \lower0.25ex\hbox{\(\scriptstyle 0\)}}C = \frac{{{M_C}}}{M} \times 100{\rm{ e}}{{\rm{t}}_.}{\rm{ }}{\raise0.5ex\hbox{\(\scriptstyle O\)} \kern-0.1em/\kern-0.15em \lower0.25ex\hbox{\(\scriptstyle 0\)}}H = \frac{{{M_H}}}{M} \times 100$$
* Détermination du pourcentage massique de l’azote
L’oxydation d’un composé azoté de masse m’ conduit à un dégagement de diazote (N₂) dont le volume mesuré dans les conditions de l’expérience permet de calculer sa masse. ${m_N} = n \times {M_{{N_2}}} = \frac{{{V_{{\rm{mesur\'e }}}}}}{{{V_{molaire}}}}{M_{{N_2}}}{\rm{ }}$ et $${\raise0.5ex\hbox{\(\scriptstyle {\rm{0}}\)} \kern-0.1em/\kern-0.15em \lower0.25ex\hbox{\(\scriptstyle {\rm{0}}\)}}N = \frac{{{m_N}}}{{m'}} \times 100$$
* Détermination du pourcentage massique de l’oxygène
Elle est faite par différence, le pourcentage des autres éléments étant connus.$100{\raise0.5ex\hbox{\(\scriptstyle 0\)} \kern-0.1em/\kern-0.15em \lower0.25ex\hbox{\(\scriptstyle 0\)}} = {\raise0.5ex\hbox{\(\scriptstyle 0\)} \kern-0.1em/\kern-0.15em \lower0.25ex\hbox{\(\scriptstyle 0\)}}C + {\raise0.5ex\hbox{\(\scriptstyle 0\)} \kern-0.1em/\kern-0.15em \lower0.25ex\hbox{\(\scriptstyle 0\)}}H + {\raise0.5ex\hbox{\(\scriptstyle 0\)} \kern-0.1em/\kern-0.15em \lower0.25ex\hbox{\(\scriptstyle 0\)}}N + {\raise0.5ex\hbox{\(\scriptstyle 0\)} \kern-0.1em/\kern-0.15em \lower0.25ex\hbox{\(\scriptstyle 0\)}}O$   $${\raise0.5ex\hbox{\(\scriptstyle 0\)} \kern-0.1em/\kern-0.15em \lower0.25ex\hbox{\(\scriptstyle 0\)}}O = 100{\raise0.5ex\hbox{\(\scriptstyle 0\)} \kern-0.1em/\kern-0.15em \lower0.25ex\hbox{\(\scriptstyle 0\)}} - {\raise0.5ex\hbox{\(\scriptstyle 0\)} \kern-0.1em/\kern-0.15em \lower0.25ex\hbox{\(\scriptstyle 0\)}}C - {\raise0.5ex\hbox{\(\scriptstyle 0\)} \kern-0.1em/\kern-0.15em \lower0.25ex\hbox{\(\scriptstyle 0\)}}H - {\raise0.5ex\hbox{\(\scriptstyle 0\)} \kern-0.1em/\kern-0.15em \lower0.25ex\hbox{\(\scriptstyle 0\)}}N$$

NB: Nous sommes dans le cas simple où la formule brute du composé est de la forme CxHyOzN_t : si sa masse molaire vaut M, alors, les relations suivantes restent toujours vérifiées $$\frac{{12x}}{{{\raise0.5ex\hbox{\(\scriptstyle 0\)} \kern-0.1em/\kern-0.15em \lower0.25ex\hbox{\(\scriptstyle 0\)}}C}} = \frac{y}{{{\raise0.5ex\hbox{\(\scriptstyle 0\)} \kern-0.1em/\kern-0.15em \lower0.25ex\hbox{\(\scriptstyle 0\)}}H}} = \frac{{16z}}{{{\raise0.5ex\hbox{\(\scriptstyle 0\)} \kern-0.1em/\kern-0.15em \lower0.25ex\hbox{\(\scriptstyle 0\)}}O}} = \frac{{14t}}{{{\raise0.5ex\hbox{\(\scriptstyle 0\)} \kern-0.1em/\kern-0.15em \lower0.25ex\hbox{\(\scriptstyle 0\)}}N}} = \frac{M}{{100}}$$
En fonction des masses des composés, on a $$\frac{{{m_C}}}{{{\raise0.5ex\hbox{\(\scriptstyle 0\)} \kern-0.1em/\kern-0.15em \lower0.25ex\hbox{\(\scriptstyle 0\)}}C}} = \frac{{{m_H}}}{{{\raise0.5ex\hbox{\(\scriptstyle 0\)} \kern-0.1em/\kern-0.15em \lower0.25ex\hbox{\(\scriptstyle 0\)}}H}} = \frac{{{m_O}}}{{{\raise0.5ex\hbox{\(\scriptstyle 0\)} \kern-0.1em/\kern-0.15em \lower0.25ex\hbox{\(\scriptstyle 0\)}}O}} = \frac{{{m_N}}}{{{\raise0.5ex\hbox{\(\scriptstyle 0\)} \kern-0.1em/\kern-0.15em \lower0.25ex\hbox{\(\scriptstyle 0\)}}N}} = \frac{m}{{100}}$$
La masse molaire d’un gaz se détermine par la loi d’Avogadro-Ampère. $$M = 29 \times d$$
d étant sa densité par rapport à l’air.