Masse Molaire De L'aluminium

Introduction

La matière se défini comme la substance qui constitue les corps, ainsi elle possède une masse et occupe de l’espace. On peut la retrouver sous plusieurs états, les plus connus étant solide, liquide et gazeux. C’est l’arrangement des particules qui détermine l’état de la matière. À l’état gazeux, les particules sont en mouvement rapide, elles n’entrent pas en interaction les unes envers les autres et elles remplissent tout l’espace disponible. Les propriétés des gaz sont très influencées par la température, la pression et la quantité de matière, ce qui a intéressé plusieurs scientifiques du XVIIIe siècle. Les recherches qui ont été effectué sur les gaz, plus précisément les travaux de Boyle-Mariotte, de Charles et d’Avogadro, ont permis d’établir la loi des gaz parfait représenté par l’équation suivante :

PV=nRT P = Pression du gaz en kilo pascal (kPa)

V = Volume de gaz en Litre (L)

n = Nombre de moles du gaz

R = Constante des gaz parfait = 8,314 kPa

T = Température en Kelvin (K)

Cette loi permet de calculer le nombre de mole d’une substance gazeuse dans des conditions fixes de température et de pression.

Dans cette expérience, nous déterminerons la masse molaire atomique de l’aluminium (Al) par réaction avec de l’acide chlorhydrique (HCL). En présence de HCL l’aluminium libère une certaine quantité d’hydrogène gazeux, à raison de 1,5mole d’hydrogène par mole d’aluminium tel qu’illustré par l’équation suivante :

2〖Al〗_( (s))+ 6〖HCL〗_( (aq)) → 2〖AlCL〗_(3 (s) )+ 3H_(2 (g))

Ainsi, nous pourrons déterminer la masse molaire de l’aluminium en mesurant le nombre de mole d’hydrogène libéré par la réaction d’une masse connue d’aluminium avec un excès de HCL. Nous devrons prendre en considération les différentes variables qui influence les propriété des gaz soit :

-la température de la pièce

-la température de l’eau après la réaction

-la pression barométrique -la pression de la colonne d’eau

-la pression de la vapeur d’eau

-le volume de gaz.

Tableaux des données et mesures

Tableau #1 : Masse du ruban d’aluminium et Volume de gaz occupé dans l’Eudiomètre pour la réaction de l’acide chlorhydrique avec de l’aluminium

Symbole Incertitude Essai 1 Essai 2

Masse du ruban de Al m_Al ± 0,0001g 0,0230 g 0,0222 g

Volume de gaz dans l’Eudiomètre V_gaz ± 0,0001L 0,0324 L 0,0314 L

Tableau #2 : Températures pour la réaction de l’acide chlorhydrique avec de l’aluminium

Symbole Incertitude Essai 1 Essai 2

Température de la pièce t_pièce ± 0,1°C 21,5 °C

Température de l’eau t_(H_2 O) ± 0,5°C 23°C 22°C

Tableau #3 : Pressions pour la réaction de l’acide chlorhydrique avec de l’aluminium

Symbole Incertitude Essai 1 Essai 2

Pression Barométrique

(en mm de Hg) P_bar ± 0,001mm 29,23 mm

Pression de la vapeur d’eau

(en Kilo pascal) P_(vap H_2 O(en Kpa)) ± 0,001Kpa 2,80 Kpa 2,643 Kpa

Hauteur de la colonne d’eau

(en mm de H_2 O) H_(col H_2 O) ± 0,5mm 185 mm 211 mm

Exemples de calculs

1. Conversion des unités mesurées

Tableau #4 : Conversion des unités de mesures pour les calculs

Conversion Calculs Essai 1 Essai 2

Température (pièce) t_pièce °C en Kelvin 21,5°C+273 294,5 K

Température (eau) t_(H_2 O) °C en Kelvin Essai 1 : 23°C+273

Essai 2 : 22°C+273 296 K 295 K

Volume de gaz dans l’Eudiomètre V_gaz mL en L Essai 1 : 32,4mL÷1000

Essai 2 : 31,4mL÷1000 0,0324L 0,0314L

Constante des gaz parfait R Kpa en mm Hg 8,315Kpa ×(7,5mm Hg)/(1 Kpa) 62,38 mm de Hg

2. Calcul de P_(col H_2 O)

Conversion des mm d’eau en mm de mercure (Hg) : (1mm de Hg=13,6mm d^' eau)

Définitions : Pression de la colonne d’eau = P_(col H_2 O)

Hauteur de la colonne d’eau = H_(col H_2 O)

Formule : P_(col H_2 O)=H_(col H_2 O) ×(1mm Hg)/(13,6mm H_2 O)

Calculs :

(Essaie 1) P_(col H_2 O)= ?

H_(col H_2 O)=185mm P_(col H_2 O)=185mm ×(1mm Hg)/(13,6mm H_2 O)=13,6mm Hg

Résultats : Essaie 1 : P_(col H_2 O)=13,6mm Hg

Essaie 2 : P_(col H_2 O)=15,5mm Hg

3. Calcul de P_bar

Conversion des pouces de mercure (Hg) en mm de Hg : (1 pouce = 25,4 mm)

Définitions : Pression barométrique (en pouce (po) de Hg) = P_(bar (en pouce))

Pression barométrique (en mm de Hg) = P_bar

Formule : P_bar=P_(bar (en pouce)) ×(25,4mm Hg)/(1pouce de Hg)

Calculs : P_bar= ?

P_(bar (en pouce))=29,23po Hg P_bar=29,23po Hg ×(25,4mm Hg)/(1pouce Hg)=742,442mm Hg

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