Évaluation de la Pureté du Sulfate de Cuivre
Comprendre la notion de pureté d'un produit chimique et savoir calculer le pourcentage de pureté d'un échantillon.
En chimie, les substances utilisées en laboratoire ou dans l'industrie ne sont pas toujours parfaitement pures. Elles peuvent contenir des impuretés, c'est-à-dire d'autres substances mélangées au produit désiré. La pureté d'un échantillon exprime la proportion de la substance d'intérêt dans cet échantillon.
Le pourcentage de pureté massique d'un échantillon est défini par le rapport entre la masse de la substance pure (\(m_{pur}\)) et la masse totale de l'échantillon impur (\(m_{echantillon}\)), multiplié par 100 :
Où :
- \(m_{pur}\) est la masse de la substance pure en grammes (g).
- \(m_{echantillon}\) est la masse totale de l'échantillon (substance pure + impuretés) en grammes (g).
Connaître la pureté d'un réactif est crucial pour réaliser des expériences précises et obtenir les quantités attendues de produits.
Données du Problème
On dispose d'un échantillon de sulfate de cuivre (II) commercial, qui n'est pas parfaitement pur. Sa formule brute est \(CuSO_4\).
- Masse de l'échantillon de sulfate de cuivre commercial (impur) : \(m_{echantillon} = 5.00 \text{ g}\)
- Après une analyse, on détermine que cet échantillon contient \(m_{impuretés} = 0.25 \text{ g}\) d'impuretés.
Questions
- Calculer la masse de sulfate de cuivre (II) pur (\(m_{pur}\)) contenue dans l'échantillon commercial.
- Rappeler la formule littérale permettant de calculer le pourcentage de pureté massique d'un échantillon.
- Calculer le pourcentage de pureté massique de l'échantillon de sulfate de cuivre commercial.
- Si l'on souhaite obtenir \(9.0 \text{ g}\) de sulfate de cuivre (II) pur, quelle masse de cet échantillon commercial faudrait-il utiliser ?
- Un autre échantillon de sulfate de cuivre commercial a une pureté de 95%. Si l'on pèse 10.0 g de cet échantillon, quelle masse de sulfate de cuivre pur contient-il ?
Correction : Évaluation de la Pureté du Sulfate de Cuivre
1. Calcul de la Masse de Sulfate de Cuivre Pur (\(m_{pur}\))
La masse de produit pur est la masse totale de l'échantillon moins la masse des impuretés.
Données : \(m_{echantillon} = 5.00 \text{ g}\), \(m_{impuretés} = 0.25 \text{ g}\).
La masse de sulfate de cuivre (II) pur dans l'échantillon est \(m_{pur} = 4.75 \text{ g}\).
2. Formule du Pourcentage de Pureté Massique
Le pourcentage de pureté est le rapport de la masse de substance pure à la masse totale de l'échantillon, multiplié par 100.
La formule du pourcentage de pureté est \(\text{Pureté} (\%) = \frac{m_{pur}}{m_{echantillon}} \times 100\).
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3. Calcul du Pourcentage de Pureté de l'Échantillon
On applique la formule avec les masses calculées et données.
Données : \(m_{pur} = 4.75 \text{ g}\), \(m_{echantillon} = 5.00 \text{ g}\).
Le pourcentage de pureté de l'échantillon de sulfate de cuivre commercial est de 95 %.
4. Masse d'Échantillon Commercial pour Obtenir 9.0 g de Produit Pur
On sait que l'échantillon a une pureté de 95 %. Cela signifie que pour 100 g d'échantillon, on a 95 g de produit pur. On peut réarranger la formule de pureté : \(m_{echantillon} = \frac{m_{pur}}{\text{Pureté}/100}\).
Données : \(m_{pur\_souhaitée} = 9.0 \text{ g}\), Pureté = 95 %.
On arrondit généralement à un nombre de chiffres significatifs cohérent avec les données, par exemple \(9.47 \text{ g}\).
Il faudrait utiliser environ \(9.47 \text{ g}\) de l'échantillon commercial.
Quiz Intermédiaire
5. Masse de Produit Pur dans un Échantillon de Pureté 95%
On utilise la définition du pourcentage de pureté : \(\text{Pureté} (\%) = \frac{m_{pur}}{m_{echantillon}} \times 100\). Donc, \(m_{pur} = \frac{\text{Pureté} (\%)}{100} \times m_{echantillon}\).
Données : Pureté = 95 %, \(m_{echantillon} = 10.0 \text{ g}\).
L'échantillon de 10.0 g contient 9.5 g de sulfate de cuivre pur.
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Glossaire des Termes Clés
Substance Pure (Corps Pur) :
Substance constituée d'une seule espèce chimique (un seul type de molécules ou d'atomes).
Impureté :
Substance étrangère présente en petite quantité dans un échantillon d'une autre substance, altérant sa pureté.
Échantillon :
Petite quantité d'une substance prélevée pour analyse ou test.
Pureté Massique :
Rapport de la masse de la substance pure à la masse totale de l'échantillon, souvent exprimé en pourcentage.
Sulfate de Cuivre (II) (\(CuSO_4\)) :
Composé chimique ionique. Anhydre (sans eau), il est blanc. Hydraté (souvent \(CuSO_4 \cdot 5H_2O\)), il est de couleur bleue.
Recristallisation :
Technique de purification des solides consistant à dissoudre le produit impur dans un solvant chaud, puis à le laisser refroidir lentement pour que la substance pure cristallise, laissant les impuretés en solution.
Questions d'Ouverture ou de Réflexion
1. Pourquoi la pureté des médicaments est-elle si importante ? Quelles pourraient être les conséquences de l'utilisation d'un médicament impur ?
2. Dans l'industrie alimentaire, pourquoi la pureté des additifs (colorants, conservateurs) est-elle réglementée ?
3. Le sulfate de cuivre est parfois vendu sous forme hydratée (\(CuSO_4 \cdot 5H_2O\)). Si un échantillon de sulfate de cuivre hydraté "pur" est chauffé pour enlever l'eau, la masse restante de \(CuSO_4\) anhydre sera-t-elle égale à la masse initiale de l'échantillon hydraté ? Expliquez.
4. Comment pourrait-on déterminer expérimentalement la pureté d'un échantillon de sel de cuisine (NaCl) qui serait contaminé par du sable ?
5. Recherchez ce qu'est une "analyse par titration (ou dosage)". Comment ce type d'analyse pourrait-il être utilisé pour déterminer la quantité d'une substance pure dans un mélange ?
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