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Quelle est la composition centésimale du carbonate de calcium, CaCO₃ ? Indiquez les pourcentages à une décimale près.
La composition centésimale d’une substance est la liste des pourcentages massiques de tous les éléments de cette substance. La substance que nous devons analyser est le carbonate de calcium. On peut déterminer les éléments présents dans le carbonate de calcium grâce à sa formule. Nous avons Ca pour calcium, C pour carbone et O pour oxygène. Fondamentalement, ce que nous allons faire, c’est imaginer avoir une certaine quantité de carbonate de calcium, la séparer selon ses éléments et voir leur masse.
Pour chaque élément, nous allons calculer le pourcentage massique à partir de la masse de cet élément, en la divisant par la masse de l’échantillon et en la multipliant par 100. À la fin, la somme des pourcentages massiques devrait atteindre 100 pour cent, car toute la masse de l’échantillon aura été prise en compte. Avant de pouvoir déterminer les pourcentages en masse, il faut connaître les masses atomiques relatives de chaque élément. La masse atomique relative nous indique la masse relative d’un atome de cet élément. Vous pouvez trouver ces valeurs dans le tableau périodique. La valeur pour le calcium est de 40,078. La valeur pour le carbone est de 12,011. Et la valeur pour l’oxygène est de 15,99.
L’autre chose dont il faut tenir compte est l’indice de chaque élément dans la formule. Pour un carbonate de calcium, nous avons un atome de calcium, un atome de carbone et trois atomes d’oxygène. Le fait que le calcium soit dans ce cas un ion ne doit pas nous préoccuper. Nous pensons à la masse de l’élément que l’on pourrait séparer de l’échantillon.
La prochaine chose à faire est d’identifier la contribution en masse de chaque élément à la masse totale de la substance. On le fait en prenant l’indice de cet élément et en le multipliant par sa masse atomique relative. Cela nous donne des contributions en masse relatives de 40,078 pour le calcium, 12,011 pour le carbone et 47,997 pour l’oxygène. Rappelez-vous que nous avons trois atomes d’oxygène par unité de carbonate de calcium. Si nous additionnons tous ces éléments, nous nous retrouvons avec la masse relative d’un carbonate de calcium, ce qui nous donne une valeur de 100,086.
La prochaine étape consiste à calculer le pourcentage massique. A ce stade, vous pouvez imaginer une certaine quantité de carbonate de calcium, et l’utiliser pour les calculs. Mais vous n’en avez pas vraiment besoin. Nous avons la contribution en masse de chaque élément et la masse moléculaire relative du composé. Tout ce qu’il faut faire c’est diviser l’un par l’autre et multiplier le résultat par 100 pour obtenir le pourcentage en masse.
Ainsi, le pourcentage massique de calcium dans le carbonate de calcium est de 40,078 divisé par 100,086, le tout multiplié par 100. On obtient une valeur d’environ 40 pour cent. Le pourcentage en masse de carbone est 12,011 divisé par 100,086 multiplié par 100, ce qui nous donne une valeur d’environ 12 pour cent. Et la valeur pour l’oxygène est d’environ 48 pour cent. Si vous additionnez ces trois nombres, vous obtiendrez un total de 100 pour cent. Si cela n’était pas le cas, cela voudrait dire qu’une erreur a été commise avant.
On nous demandait d’énoncer les pourcentages à une décimale près. Notre pourcentage massique de calcium est donc de 40,0 pour cent. Notre pourcentage de carbone est de 12,0 pour cent. Et notre pourcentage en masse d’oxygène est de 48,0 pour cent. La réponse finale pour la composition centésimale du carbonate de calcium est donc : calcium, 40% ; carbone, 12% et oxygène, 48%.
