TP1 Détermination de la masse molaire d’un liquide volatile

Détermination
de la masse molaire d’un liquide volatile


par
la loi des gaz parfaits


á
Introduction


á Le But De La Manipulation


á Le Principe


á Matériels Utilisés


á Mode Opératoire


á Etude Théorique


á Les Solutions Des Questions


á Conclusion






PRÉPARATION
DES SOLUTIONS AQUEUSES


á Introduction :


Un gaz parfait (GP) est constitué de particule à dimension nulle. Dans un
GP, il n’y a aucune interaction entre ses particules. C’est un model vers
lequel tendent les gaz réels aux basses pressions et hautes températures.
L’état d’un gaz est décrit par la donnée de 3 variables P, V et T que l’on
nomme "variables d’état". Ces 3 variables sont liées par la relation
caractéristique des gaz parfaits.


P.V = n.R.T

Avec :

P : la pression [atm], (l’atm = 76 torr = 760 mmHg = 1.0135. 105 Pa) V : le volume [L], n : quantité de matière (nombre de moles) [mol] R : constante des gaz parfaits ≈ 8,31434 J.K-1 .mol-1 = 0,08206 L.atm. K-1 .mol-1 T : la température [K], (T (K) = T (°C) + 273.15).

L’équation d’état regroupe les 4 lois auxquelles obéissent les gaz
parfaits : loi de Boyle-Mariote (à T = cte : PV = Cte) ; loi de
Charles (à P = cte : V/T = Cte) ; loi de Gay-Lussac (à V = cte :
P = f (T)) ; et la loi de Joule (U et H d’GP ne dépendent que de T :
dU = cvdt (V = cte), dH = cpdt (P = cte).


Cette relation est indépendante de la nature du gaz : elle est vraie
pour l’O2, le CO2, l’hélium etc… En particulier elle nous indique finalement
que la donnée de 2 variables seulement est nécessaire pour connaître l’état du
gaz, puisque la 3ème variable est déduite de la relation précédente.


á Le But De La Manipulation


Le but de ce travail est de déterminer la masse molaire d’un liquide
volatile.


á Le Principe


Les substances liquides volatiles présentent en générale un point
d’ébullition relativement bas. La méthode de DUMAS consiste à déterminer la
masse molaire d’un liquide volatile en l’évaporant dans un récipient (à volume
fixe) à pression atmosphérique et à température connues.


En considérant que la vapeur est gaz parfait, le nombre de moles du
liquide évaporé est calculé par la loi des gaz parfaits.


á Matériels Utilisés


þ Une balance


þ Erlen de 100ml


þ Papier aluminium


þ Produit liquide (Acéton)


þ Scotch et seringue


þ Plaque chauffante ou un
bec Bunsen


þ Thermomètre






á Mode Opératoire


þ Préparer un erlen de 100mL
propre et sec, fermer l’orifice du erlen avec du papier aluminium et le
scotcher autour du goulot, peser l’ensemble et noter la masse m1.


þ Placer 5mL du produit
liquide dans l’Erlen à l’aide d’une seringue en perçant quelques trous sur le
papier aluminium.


þ Placer l’Erlen dans un
bain d’eau puis chauffer à l’ébullition sur une plaque chauffante (ou un bec
Bunsen).


þ Lorsque le liquide
s’évapore totalement, chauffer quelques minutes supplémentaires puis relever à
l’aide du thermomètre la température du bain-marie (T).


þ Retirer l’Erlen du bain,
laisser revenir à la température ambiante, essuyer puis peser l’Erlen rempli de
vapeur et noter la masse m2.


þ Mesurer le volume V de l’Erlen :
pour cela le remplir avec de l’eau jusqu’au bord puis mesurer le volume avec
une burette graduée.


þ Relever la pression
atmosphérique P avec un baromètre.


á Etude Théorique


Le poids d’Erlen vide est : m = 59,72g


Après avoir verser 5ml de l’Acéton on a chosi l’Acéton car c’est un
composition متطاير c’est-à-dire il s’évaporiseà la température normale ou
au chauffage simple). Après l’échauffement de l’Erlen à la température de 30°C, on le mesure et trouve
que son poids est : m = 60,07g.


Alors : Dm
= m₂ – m₁ = 0,35g


On a : Pv = nRT Þ n = =


Alors : M =


On déduit que :


M =


M = 67,57


Remarque :


Considérant que le volume est calculé d’une façon pratique ;
c’est-à-dire, on rempli l’Erlen avec de
l’eau à plein et on calcule le volume de l’eau et on trouve que : v =
128ml


á Les Solutions Des Questions


(1) PV =


R = = = 0,0028


Son unité =


= [L . atm . K^-1
. g^-1]


(3) a_ On a : 760 torr = 1
atm


Donc : 740 torr = 0,97 atm


b_ M = = = 77,60 g/mol


c_ si P = 760 torr


donc, M = = = 75,27 g/mol


á Conclusion


Après cette modeste étude, on conclut qu’il existe deux lois qui nous
aide à calculer les gaz selon leurs types. Si les Gaz sont Parfais, on utilise
la loi suivante : "PV = nRT" ; et s’il sont des Gaz
Imparfais, on applique la loi suivante : "() - (v-nb) = nRT"