Composition chimique

Définition

La composition chimique est la disposition d'une matière, le rapport et le type d'atomes dans les molécules de substances chimiques (corps purs). La composition varie lorsque les produits chimiques réagissent. Par exemple, lorsque l'hydrogène se combine à l'oxygène, de l'eau est produite.

La composition chimique de l'eau :

La composition chimique de l'eau (H₂O) est différente des éléments combinants (H₂ et O₂). Lorsque le rapport de la substance change, des changements chimiques interviennent dans les produits chimiques.

Explications

Le nombre précis d'éléments par molécule dans une substance est appelé sa composition chimique. La composition chimique d'une substance détermine ses propriétés physiques et chimiques dans certaines conditions.

Chaque jour, nous manipulons de nombreuses substances chimiques et nous les consommons même. Le sel de table (NaCl), le sucre et le vinaigre sont quelques substances chimiques utilisées dans notre routine quotidienne. Par conséquent, pour bien comprendre, il faut savoir ce que signifie exactement un composé chimique avec sa composition spécifique.

⭐ Les substances dissoutes dans un liquide sont appelées solutés, tandis que le liquide lui-même est appelé solvant. Le terme solution fait référence au produit final lorsque les solutés se dissolvent dans un solvant.

La disposition, le type et le rapport des atomes dans les molécules d'une substance chimique sont appelés composition chimique. Lorsque des produits chimiques sont modifiés (ajoutés ou soustraits) d'une substance, le rapport des substances change ou d'autres changements chimiques interviennent dans les produits chimiques, entraînant un changement dans la composition chimique.

Intérêt et utilité

La composition chimique est importante en chimie car elle détermine les propriétés et le comportement d'une substance. La composition chimique d'une substance peut affecter sa réactivité, ses points de fusion et d'ébullition, sa solubilité et bien d'autres caractéristiques.

Comprendre la composition chimique d'une substance est essentiel dans de nombreux domaines, notamment la médecine, la science des matériaux et les sciences de l'environnement. De plus, dans de nombreuses réactions chimiques et processus industriels, il est important de connaître la composition chimique exacte des réactifs et des produits afin de garantir le déroulement souhaité de la réaction et la sécurité.

C'est la composition chimique d'une substance qui détermine ses propriétés. Deux substances peuvent avoir une composition chimique similaire, mais ne doivent pas nécessairement avoir les mêmes propriétés en raison de la disposition différente des particules qui les composent. Les formules chimiques peuvent détailler la composition selon le type de formule employée pour décrire la substance chimique.

Par exemple, deux allotropes cristallins du carbone sont le diamant et le graphite. ceux-ci ont des arrangements différents d'atomes de carbone car les propriétés du diamant sont différentes de celles du graphite. Le diamant est transparent, peu conducteur et extrêmement dur tandis que le graphite est opaque, bon conducteur et mou.

Toute substance ayant une composition et une structure chimiques claires et spécifiques est appelée produit chimique. Les produits chimiques existent dans toute une gamme d'états, c'est-à-dire qu'ils peuvent être solides ou liquides. Ils peuvent changer d'état sous l'influence de certains facteurs comme la pression, la température, etc.

Origine

Le chimiste français Joseph Proust (1754–1826) a jeté les bases de la chimie moderne connue sous le nom de loi de composition constante. Une substance chimique a une composition fixe. Selon la conclusion de Proust : "Tous les échantillons d'un composé ont la même composition; c'est-à-dire que tous les échantillons ont la même proportion, en masse, des éléments présents dans le composé".

Par exemple, l'eau est un composé chimique composé de deux éléments hydrogène (H) et oxygène (O) dans un rapport défini. Les échantillons d'eau purifiée provenant d'un puits de forage et d'une mer auront également les mêmes compositions dans le même rapport.

Avec les substances

L'atome est l'unité de base des substances chimiques constituée de particules subatomiques telles que les électrons, les neutrons et les protons. Un élément est une substance pure composée d'un seul type d'atomes. Ceux-ci ne peuvent pas être fragmentés par des processus simples ou ordinaires. Les métaux, les non-métaux et les métalloïdes sont trois classifications d'éléments.

Les propriétés physiques, les propriétés chimiques et la stabilité sont quelques critères de classification. Lorsque des éléments se combinent dans un rapport fixe, des composés se forment. Les propriétés des composés sont totalement différentes des propriétés des éléments combinés car leur composition chimique est différente. Ainsi, chaque fois qu'il y a une réaction chimique, la composition des substances change, entraînant la formation de nouvelles substances de compositions différentes.

L'étude détaillée de la composition chimique donne une idée globale d'une réaction particulière, des conditions dans lesquelles la réaction intervient entre différents réactifs et des rendements de ces réactions.

Ainsi, les substances chimiques ont une composition fixe; ils ont également un nom chimique et des formules basées sur leur composition. Les chimistes suivent les règles de l'Union internationale de chimie pure et appliquée (UICPA ou IUPAC) ou du Chemical Abstracts Service (CAS) pour nommer un composé.

Dans certains cas, les composés chimiques obtenus comportent des impuretés mélangées. Un processus de purification peut être un processus physique ou chimique.

Comment déterminer la composition chimique ?

La composition chimique d'une substance peut être déterminée en observant quels éléments sont chimiquement liés entre eux. Diverses techniques-méthodes sont utilisées pour déterminer la composition chimique d'une substance.

Celles-ci sont globalement divisées en deux catégories : les méthodes qualitatives et quantitatives.

Les méthodes qualitatives sont des techniques descriptives utilisées pour déterminer la composition d'une substance inconnue.analyte. Ils ne nécessitent pas de mesures ou de calculs précis et peuvent être utilisés pour exclure la présence de certaines substances comme étape de base.

Certaines des méthodes impliquées sont :

• Spectroscopie : des techniques telles que la spectrométrie de masse, la spectroscopie infrarouge et la spectroscopie de résonance magnétique nucléaire peuvent être utilisées pour identifier les molécules spécifiques présentes dans une substance.
• chromatographie : des techniques telles que la chromatographie en phase gazeuse et la chromatographie liquide peuvent être utilisées pour séparer les composants d'un mélange et déterminer les concentrations relatives de chaque composant.
• Analyse élémentaire : des techniques telles que la spectroscopie d'absorption atomique et la spectroscopie à plasma inductif peuvent être utilisées pour déterminer les concentrations d'éléments spécifiques dans une substance.
• microscopie : des techniques telles que la microscopie électronique et la microscopie optique peuvent être utilisées pour identifier les particules spécifiques présentes dans une substance.

La méthode quantitative utilise des mesures et des calculs précis pour déterminer la structure et les proportions d'une substance.

Certaines des méthodes qualitatives impliquées sont :

• tests chimiques : certains tests chimiques tels que les réactions acido-basiques, les réactions d'oxydo-réduction et les réactions de précipitation peuvent être utilisés pour déterminer la composition chimique.
• Analyse gravimétrique : cette méthode implique la mesure de la masse d'une substance avant et après une réaction chimique pour déterminer la quantité d'un élément ou d'un composé spécifique présent dans la substance.
• analyse volumétrique : cette méthode implique la mesure du volume d'une solution d'une concentration connue qui doit réagir avec une quantité donnée de la substance analysée, afin de déterminer la quantité d'un élément ou d'un composé spécifique présent dans la substance.

Calcul de la composition chimique

Le calcul de la composition chimique d'une substance consiste à déterminer les quantités relatives des différents éléments ou composés qui composent la substance. Il existe plusieurs façons de calculer la composition chimique, selon le type de substance et les informations disponibles.

Si la substance est un élément pur, la composition chimique est simplement l'élément lui-même et aucun calcul n'est nécessaire.

Si la substance est un composé, la composition chimique peut être calculée en déterminant le nombre d'atomes de chaque élément présent dans le composé. Cela peut être fait en utilisant la formule chimique du composé, qui donne le nombre relatif d'atomes de chaque élément présent dans le composé. Par exemple, la formule chimique de l'eau (H₂O) nous dit qu'il y a deux atomes d'hydrogène. et un atome d'oxygène dans chaque molécule d'eau.

Pour un mélange d'éléments et/ou de composés, la composition chimique peut être calculée en déterminant le pourcentage massique ou molaire de chaque composant. De même, pour le pourcentage molaire, le nombre de moles de chaque composant est utilisé à la place de la masse.

Si la substance est un mélange complexe, la chromatographie ou la spectroscopie peuvent être utilisées pour séparer les composants, puis la composition chimique peut être déterminée en mesurant les quantités relatives de chaque composant.

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