Analyse Quantitative de l'Oxynitrure de Titane

Contexte : L' oxynitrure de titane (TiNₓOᵧ)Céramique avancée composée de titane, d'azote et d'oxygène, appréciée pour sa dureté, sa stabilité thermique et ses propriétés optoélectroniques. est un matériau essentiel en science des matériaux.

Utilisé comme revêtement dur pour les outils de coupe, dans les cellules solaires ou comme barrière de diffusion en microélectronique, ses propriétés dépendent crucialement de sa composition exacte, c'est-à-dire des proportions d'azote (x) et d'oxygène (y). Déterminer sa stœchiométrieÉtude des proportions quantitatives dans lesquelles les éléments chimiques se combinent et réagissent. est donc une étape fondamentale pour garantir la performance du matériau. Cet exercice vous guidera à travers les calculs nécessaires pour trouver la formule empirique d'un échantillon à partir de données expérimentales.

Remarque Pédagogique : Cet exercice vous apprendra à appliquer les principes fondamentaux de la chimie, comme la conservation de la masse et le concept de mole, pour résoudre un problème concret d'analyse de matériaux. C'est une compétence clé pour tout ingénieur ou scientifique travaillant avec de nouveaux composés.

Objectifs Pédagogiques

Comprendre et appliquer le concept de masse molaireMasse d'une mole d'une substance, exprimée en grammes par mole (g/mol)..
Utiliser la loi de conservation de la masse dans un contexte de réaction chimique.
Calculer la composition massique d'un échantillon.
Déterminer la formule empiriqueLa plus simple proportion en nombres entiers d'atomes de chaque élément présent dans un composé. d'un composé inconnu.

Données de l'étude

Un échantillon de poudre d'oxynitrure de titane de masse inconnue est analysé via deux expériences.

Protocole et Données Expérimentales

Expérience 1 (Oxydation) : Un échantillon de 10,00 g de TiNₓOᵧ est chauffé à haute température sous un flux d'air. Le matériau réagit complètement avec l'oxygène pour former du dioxyde de titane (TiO₂) pur. La masse de TiO₂ obtenue est de 12,90 g.

Expérience 2 (Analyse Élémentaire) : Une technique d'analyse distincte a déterminé que la composition massique en azote (N) de l'échantillon initial est de 15,5 %.

Schéma de l'Oxydation Thermique

Élément	Symbole	Masse Molaire (g/mol)
Titane	Ti	47,9
Azote	N	14,0
Oxygène	O	16,0

Questions à traiter

Calculer la masse de titane (Ti) contenue dans les 12,90 g de dioxyde de titane (TiO₂) produit.
En déduire la masse de titane dans l'échantillon initial de 10,00 g de TiNₓOᵧ.
Calculer la masse d'azote (N) dans l'échantillon initial.
Déterminer par déduction la masse d'oxygène (O) dans l'échantillon initial.
Déterminer la formule empirique de l'oxynitrure de titane (c'est-à-dire les valeurs de x et y dans TiNₓOᵧ).

Les bases de la Stœchiométrie

Pour résoudre cet exercice, deux concepts de chimie quantitative sont fondamentaux : la masse molaire et la détermination de la formule empirique.

1. Masse Molaire et Mole
La mole est l'unité de quantité de matière. La masse molaire (M) d'un atome ou d'une molécule est la masse d'une mole de cette entité, exprimée en g/mol. Elle permet de convertir une masse (m) en quantité de matière (n) et vice-versa. \[ n \text{ (mol)} = \frac{m \text{ (g)}}{M \text{ (g/mol)}} \] Pour un composé, la masse molaire est la somme des masses molaires des atomes qui le constituent. Pour TiO₂, on a : \( M_{\text{TiO}_2} = M_{\text{Ti}} + 2 \times M_{\text{O}} \).

2. Formule Empirique
La formule empirique représente le plus simple rapport entier entre les atomes dans un composé. Pour la déterminer à partir de la composition massique, on suit ces étapes :

Convertir la masse de chaque élément en quantité de matière (moles).
Diviser la quantité de matière de chaque élément par la plus petite des valeurs obtenues.
Arrondir les résultats aux nombres entiers les plus proches pour obtenir les indices (les "subscripts") de la formule.

Correction : Analyse Quantitative de l’Oxynitrure de Titane

Question 1 : Calculer la masse de titane (Ti) dans le TiO₂ produit

Principe

Le dioxyde de titane (TiO₂) est un composé de formule connue. En utilisant les masses molaires, on peut déterminer la proportion massique de titane dans ce composé. Connaissant la masse totale de l'échantillon de TiO₂, on peut alors calculer la masse de titane qu'il contient. C'est l'application directe du concept de composition centésimale massique.

Mini-Cours

La composition centésimale massique d'un élément dans un composé est le rapport de la masse de cet élément dans une mole du composé à la masse molaire du composé, multiplié par 100. Dans notre cas, on peut l'utiliser pour trouver la masse réelle d'un élément dans une masse donnée du composé : \( m_{\text{élément}} = m_{\text{composé}} \times \frac{M_{\text{élément}}}{M_{\text{composé}}} \).

Remarque Pédagogique

La clé ici est de voir le produit final (TiO₂) comme une "boîte" dont on connaît la masse totale et la recette de fabrication (1 atome de Ti pour 2 atomes de O). Notre but est de "peser" uniquement la part de titane dans cette boîte. La masse molaire est notre balance de précision pour y parvenir.

Normes

En chimie analytique, bien qu'il n'y ait pas de "normes de construction", la rigueur est assurée par le respect des masses molaires standards définies par l'UICPA (Union Internationale de Chimie Pure et Appliquée) et l'utilisation de méthodes d'analyse validées (normes ISO, par exemple) pour garantir la précision des données initiales.

Formule(s)

Masse molaire du dioxyde de titane

M_{\text{TiO}_2} = M_{\text{Ti}} + 2 \times M_{\text{O}}

Quantité de matière de dioxyde de titane

n_{\text{TiO}_2} = \frac{m_{\text{TiO}_2}}{M_{\text{TiO}_2}}

Masse de titane

m_{\text{Ti}} = n_{\text{Ti}} \times M_{\text{Ti}} \quad \text{avec} \quad n_{\text{Ti}} = n_{\text{TiO}_2}

Hypothèses

Pour que notre calcul soit valide, nous posons les hypothèses suivantes :

La réaction d'oxydation est complète : tout le TiNₓOᵧ a réagi.
Le seul produit solide formé contenant du titane est le TiO₂ pur.
Les masses molaires fournies sont suffisamment précises pour nos calculs.

Donnée(s)

Les données suivantes sont extraites de l'énoncé de l'exercice :

Paramètre	Symbole	Valeur	Unité
Masse de dioxyde de titane	\(m_{\text{TiO}_2}\)	12,90	\(\text{g}\)
Masse molaire du Titane	\(M_{\text{Ti}}\)	47,9	\(\text{g/mol}\)
Masse molaire de l'Oxygène	\(M_{\text{O}}\)	16,0	\(\text{g/mol}\)

Astuces

Pour aller plus vite, on peut calculer directement le rapport massique du titane dans le TiO₂ : \( \text{ratio}_{\text{Ti}} = \frac{M_{\text{Ti}}}{M_{\text{TiO}_2}} = \frac{47,9}{79,9} \approx 0,5995 \). Ensuite, il suffit de multiplier la masse totale de TiO₂ par ce rapport : \( m_{\text{Ti}} = 12,90 \text{ g} \times 0,5995 \). C'est une seule étape de calcul.

Schéma (Avant les calculs)

Structure Cristalline de TiO₂ (Rutile - Projection 2D)

Calcul(s)

Calcul de la masse molaire de TiO₂

\begin{aligned} M_{\text{TiO}_2} &= M_{\text{Ti}} + 2 \times M_{\text{O}} \\ &= 47,9 \text{ g/mol} + 2 \times 16,0 \text{ g/mol} \\ &= 79,9 \text{ g/mol} \end{aligned}

Calcul du nombre de moles de TiO₂

\begin{aligned} n_{\text{TiO}_2} &= \frac{12,90 \text{ g}}{79,9 \text{ g/mol}} \\ &= 0,16145 \text{ mol} \end{aligned}

Calcul de la masse de Titane

\begin{aligned} m_{\text{Ti}} &= n_{\text{TiO}_2} \times M_{\text{Ti}} \\ &= 0,16145 \text{ mol} \times 47,9 \text{ g/mol} \\ &= 7,73 \text{ g} \end{aligned}

Schéma (Après les calculs)

Répartition Massique dans le TiO₂ Produit

Réflexions

Le résultat de 7,73 g signifie que sur les 12,90 g de poudre blanche de TiO₂ obtenue, près de 60% de cette masse est due au titane et les 40% restants à l'oxygène. C'est une information quantitative cruciale qui nous sert de point de départ pour analyser le matériau initial.

Points de vigilance

L'erreur la plus commune ici est d'oublier de multiplier la masse molaire de l'oxygène par 2 dans la formule du TiO₂. Une autre erreur fréquente est une mauvaise application des proportions, par exemple en divisant la masse molaire de Ti par celle de O.

Points à retenir

Pour trouver la masse d'un élément dans un composé pur, vous devez toujours :

Calculer la masse molaire totale du composé.
Calculer la quantité de matière (moles) du composé.
Utiliser la stœchiométrie de la formule pour trouver les moles de l'élément.
Convertir les moles de l'élément en masse.

Le saviez-vous ?

Le dioxyde de titane (TiO₂) est le pigment blanc le plus utilisé au monde. On le trouve partout : dans la peinture, les plastiques, le papier, les crèmes solaires (où il agit comme un filtre UV physique) et même dans certains aliments comme colorant (E171).

FAQ

Résultat Final

La masse de titane (Ti) dans l'échantillon de 12,90 g de TiO₂ est d'environ 7,73 g.

A vous de jouer

Si l'on avait obtenu 15,0 g de TiO₂, quelle serait la masse de titane ?

Question 2 : En déduire la masse de titane dans l'échantillon initial

Principe

L'oxydation transforme le TiNₓOᵧ en TiO₂. Durant cette réaction, tout le titane de l'échantillon de départ se retrouve dans le produit final. C'est l'application directe de la loi de conservation de la masse pour un élément chimique au cours d'une transformation.

Mini-Cours

La loi de conservation de la masse, énoncée par Antoine Lavoisier, stipule que "rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme". Appliquée à un élément, cela signifie que la masse totale d'un élément (comme le titane) dans les réactifs doit être égale à la masse totale de ce même élément dans les produits.

Remarque Pédagogique

Imaginez que vous avez un sac de legos de différentes couleurs (Ti, N, O). Vous démontez votre construction initiale (TiNₓOᵧ) et utilisez tous les legos Ti pour construire une nouvelle structure (TiO₂), en prenant des legos O supplémentaires de l'air. La quantité de legos Ti n'a pas changé durant le processus.

Schéma du Principe de Conservation

Formule(s)

Loi de conservation de l'élément

m_{\text{Ti, initial}} = m_{\text{Ti, final}}

Hypothèses

L'unique hypothèse est qu'il n'y a eu aucune perte de matière (par projection, évaporation incomplète, etc.) contenant du titane pendant l'expérience.

Donnée(s)

La seule donnée nécessaire est le résultat de la question précédente :

Paramètre	Symbole	Valeur	Unité
Masse de titane dans le produit final	\(m_{\text{Ti, final}}\)	7,73	\(\text{g}\)

Réflexions

Puisque l'élément titane est conservé entre le réactif (TiNₓOᵧ) et le seul produit contenant du titane (TiO₂), la masse de titane calculée à la question 1 est directement la masse de titane qui était présente dans l'échantillon de départ.

Points de vigilance

Il ne faut pas penser que la masse totale est conservée (10 g au début, 12,90 g à la fin). C'est la masse de CHAQUE élément conservé qui l'est. Ici, de l'oxygène a été ajouté depuis l'air, donc la masse totale a augmenté.

Points à retenir

Le point fondamental est la Loi de Conservation des Éléments : la masse d'un élément spécifique est conservée dans une réaction chimique si cet élément n'est ni ajouté depuis l'extérieur, ni perdu sous forme d'un autre produit.

Le saviez-vous ?

Antoine Lavoisier, le "père de la chimie moderne", a été le premier à formuler clairement le principe de conservation de la masse à la fin du 18ème siècle grâce à des expériences très précises de combustion en vase clos, où il pesait méticuleusement les réactifs et les produits.

Résultat Final

La masse de titane dans l'échantillon initial de 10,00 g de TiNₓOᵧ est de 7,73 g.

Question 3 : Calculer la masse d'azote (N) dans l'échantillon initial

Principe

L'énoncé fournit directement le pourcentage massique d'azote dans l'échantillon initial. C'est une application directe de la définition d'un pourcentage : une proportion par rapport à un tout. On applique cette proportion à la masse totale de l'échantillon de départ.

Mini-Cours

Un pourcentage massique (%m) d'un composant A dans un mélange est défini comme : \( \%m_A = \frac{m_A}{m_{\text{total}}} \times 100 \). Pour trouver la masse du composant, on réarrange simplement la formule : \( m_A = m_{\text{total}} \times \frac{\%m_A}{100} \).

Remarque Pédagogique

C'est comme calculer une réduction dans un magasin. Si un article de 10,00 € a une réduction de 15,5%, vous calculez 10,00 * (15,5/100) pour trouver le montant de la réduction. Ici, c'est la même logique : on trouve la "part" d'azote dans la masse totale.

Normes

La méthode d'analyse élémentaire utilisée pour obtenir ce pourcentage (par exemple, la combustion CHNS ou la spectroscopie de photoélectrons X - XPS) doit suivre des protocoles normalisés pour être fiable.

Formule(s)

Formule du pourcentage massique

m_{\text{N}} = m_{\text{total}} \times \frac{\% \text{ massique de N}}{100}

Hypothèses

Nous supposons que le pourcentage massique de 15,5% est exact et représentatif de l'ensemble de l'échantillon (c'est-à-dire que l'échantillon est homogène).

Donnée(s)

Les données suivantes proviennent de l'énoncé de l'exercice :

Paramètre	Symbole	Valeur	Unité
Masse de l'échantillon initial	\(m_{\text{total}}\)	10,00	\(\text{g}\)
Pourcentage massique d'azote	\(\%N\)	15,5	%

Astuces

Calculer de tête : 10% de 10,00 g est 1,00 g. 5% est la moitié, soit 0,50 g. 0,5% est un dixième de cela, soit 0,05 g. Total : 1,00 + 0,50 + 0,05 = 1,55 g.

Schéma (Avant les calculs)

Visualisation du Pourcentage Massique

Calcul(s)

Calcul de la masse d'azote

\begin{aligned} m_{\text{N}} &= 10,00 \text{ g} \times \frac{15,5}{100} \\ &= 1,55 \text{ g} \end{aligned}

Schéma (Après les calculs)

Composition Partielle de l'Échantillon Initial

Réflexions

Ce résultat nous donne la deuxième pièce du puzzle de notre composition. Nous savons maintenant que sur 10,00 g de poudre, 7,73 g sont du titane et 1,55 g sont de l'azote. Nous nous rapprochons de la composition complète.

Points de vigilance

L'erreur serait d'appliquer ce pourcentage à la masse finale de TiO₂ (12,90 g), alors que l'énoncé précise bien que c'est le pourcentage dans l'échantillon *initial*.

Points à retenir

Un pourcentage massique se réfère toujours à la masse totale du mélange ou du composé dans lequel il est mesuré. Lisez attentivement l'énoncé pour identifier à quelle masse totale le pourcentage s'applique.

Le saviez-vous ?

Le nitrure de titane (TiN), le composé "parent" de notre oxynitrure, est connu pour sa couleur dorée intense. C'est pourquoi il est souvent utilisé comme revêtement décoratif non-toxique et résistant à l'usure sur les bijoux, les montres ou la robinetterie, imitant l'aspect de l'or.

FAQ

Résultat Final

La masse d'azote (N) dans l'échantillon initial est de 1,55 g.

A vous de jouer

Si un échantillon de 25 g contenait 10% d'azote, quelle serait la masse d'azote ?

Question 4 : Déterminer la masse d'oxygène (O) dans l'échantillon initial

Principe

L'échantillon initial est un système fermé composé uniquement de trois éléments : titane, azote et oxygène. La masse totale de l'échantillon est la somme des masses de ses composants. Connaissant la masse totale et les masses de deux des trois composants, la masse du troisième est obtenue par simple soustraction.

Mini-Cours

Ce calcul repose sur le postulat de la composition définie. La masse totale d'un échantillon est la somme des masses de ses constituants : \( m_{\text{total}} = \sum m_i \), où \( m_i \) est la masse de chaque constituant. C'est une conséquence directe de la conservation de la masse.

Remarque Pédagogique

C'est la dernière pièce du puzzle. Si vous connaissez le poids total d'une boîte et le poids de tous les objets qu'elle contient sauf un, vous pouvez facilement trouver le poids du dernier objet. C'est exactement ce que nous faisons ici.

Normes

Pas de norme spécifique, c'est un principe de base de l'arithmétique et de la logique de la composition chimique.

Formule(s)

Masse de l'oxygène par différence

m_{\text{O}} = m_{\text{total}} - m_{\text{Ti}} - m_{\text{N}}

Hypothèses

Nous faisons l'hypothèse qu'il n'y a pas d'autres impuretés dans l'échantillon. S'il y avait du carbone, par exemple, notre calcul de la masse d'oxygène serait faussé.

Donnée(s)

Ces données sont issues des résultats des questions précédentes et de l'énoncé :

Paramètre	Symbole	Valeur	Unité
Masse totale de l'échantillon	\(m_{\text{total}}\)	10,00	\(\text{g}\)
Masse de Titane	\(m_{\text{Ti}}\)	7,73	\(\text{g}\)
Masse d'Azote	\(m_{\text{N}}\)	1,55	\(\text{g}\)

Schéma (Avant les calculs)

Principe de la Soustraction de Masse

Calcul(s)

Calcul de la masse d'oxygène

\begin{aligned} m_{\text{O}} &= m_{\text{total}} - m_{\text{Ti}} - m_{\text{N}} \\ &= 10,00 \text{ g} - 7,73 \text{ g} - 1,55 \text{ g} \\ &= 0,72 \text{ g} \end{aligned}

Schéma (Après les calculs)

Composition Massique Complète de l'Échantillon Initial

Points de vigilance

Attention à ne pas confondre l'oxygène de l'échantillon initial avec l'oxygène de l'air qui a servi à la réaction d'oxydation. Le calcul ne concerne que l'oxygène présent dans le composé TiNₓOᵧ de départ. Une erreur d'arrondi sur les masses précédentes (Ti et N) peut aussi légèrement affecter ce résultat.

Points à retenir

Dans un composé pur, la somme des masses de tous les éléments constitutifs doit être égale à la masse totale de l'échantillon. La masse du dernier élément inconnu peut toujours être trouvée par soustraction.

Le saviez-vous ?

Déterminer la quantité d'oxygène dans un matériau est souvent plus difficile que pour d'autres éléments. L'oxygène est partout dans l'air et contamine facilement les surfaces, ce qui peut fausser les mesures. C'est pourquoi on le détermine souvent par différence, comme ici, ou par des techniques d'analyse sous vide poussé.

FAQ

Résultat Final

La masse d'oxygène (O) dans l'échantillon initial est de 0,72 g.

A vous de jouer

Un échantillon de 50 g de Fe₂O₃ contient 35 g de Fer (Fe). Quelle est la masse d'Oxygène (O) ?

Question 5 : Déterminer la formule empirique TiNₓOᵧ

Principe

La formule chimique représente des rapports de quantités de matière (moles), pas des rapports de masses. Pour trouver la formule empirique, nous devons convertir les masses de chaque élément (Ti, N, O) en moles, puis trouver le plus simple rapport entier entre ces quantités. Par convention, on normalise ensuite ce rapport par rapport au titane pour trouver x et y.

Mini-Cours

La détermination d'une formule empirique (par exemple \(A_aB_bC_c\)) à partir des masses suit toujours la même procédure :
1. Calculer le nombre de moles de A, B, C : \(n_A, n_B, n_C\).
2. Trouver le plus petit nombre de moles (ex: \(n_{\text{min}}\)).
3. Diviser toutes les quantités par ce minimum : \(a' = n_A/n_{\text{min}}\), \(b' = n_B/n_{\text{min}}\), etc.
4. Si les rapports \(a', b', c'\) ne sont pas des entiers, les multiplier par un petit entier (2, 3...) jusqu'à obtenir des nombres entiers.

Remarque Pédagogique

Passer des grammes aux moles, c'est comme changer de devise. Vous ne pouvez pas comparer directement 10 dollars et 10 yens ; vous devez les convertir dans une monnaie commune. En chimie, cette "monnaie commune" est la mole, car une mole de n'importe quoi contient le même nombre d'entités (atomes, molécules).

Normes

La notation chimique (TiNₓOᵧ) et les règles pour déterminer les formules empiriques sont standardisées par l'UICPA pour permettre aux scientifiques du monde entier de communiquer sans ambiguïté.

Formule(s)

Conversion de la masse en moles

n_{\text{élément}} = \frac{m_{\text{élément}}}{M_{\text{élément}}}

Normalisation des indices

x = \frac{n_{\text{N}}}{n_{\text{Ti}}} \quad , \quad y = \frac{n_{\text{O}}}{n_{\text{Ti}}}

Hypothèses

Nous supposons que le composé est non-stœchiométrique, c'est-à-dire que les indices x et y ne sont pas forcément des nombres entiers simples, ce qui est courant pour les oxynitrures.

Donnée(s)

Les données suivantes récapitulent les masses calculées dans les questions précédentes et les masses molaires de l'énoncé :

Élément	Masse (g)	Masse Molaire (g/mol)
Titane (Ti)	7,73	47,9
Azote (N)	1,55	14,0
Oxygène (O)	0,72	16,0

Astuces

Lors de la normalisation pour trouver une formule aux indices entiers, si vous obtenez des valeurs comme 0.25, 0.33, 0.5, 0.66, 0.75, il faut penser à multiplier tous les indices par 4, 3, 2, etc. pour obtenir des entiers. Ici, la normalisation est faite par rapport au Ti, donc on accepte des indices non-entiers.

Schéma (Avant les calculs)

Conversion de Masse (g) en Quantité de Matière (mol)

Calcul(s)

Calcul de la quantité de matière de Titane

\begin{aligned} n_{\text{Ti}} &= \frac{7,73 \text{ g}}{47,9 \text{ g/mol}} \\ &= 0,1614 \text{ mol} \end{aligned}

Calcul de la quantité de matière d'Azote

\begin{aligned} n_{\text{N}} &= \frac{1,55 \text{ g}}{14,0 \text{ g/mol}} \\ &= 0,1107 \text{ mol} \end{aligned}

Calcul de la quantité de matière d'Oxygène

\begin{aligned} n_{\text{O}} &= \frac{0,72 \text{ g}}{16,0 \text{ g/mol}} \\ &= 0,0450 \text{ mol} \end{aligned}

Calcul de l'indice x (Azote)

\begin{aligned} x &= \frac{n_{\text{N}}}{n_{\text{Ti}}} \\ &= \frac{0,1107 \text{ mol}}{0,1614 \text{ mol}} \\ &= 0,686 \\ &\Rightarrow x \approx 0,69 \end{aligned}

Calcul de l'indice y (Oxygène)

\begin{aligned} y &= \frac{n_{\text{O}}}{n_{\text{Ti}}} \\ &= \frac{0,0450 \text{ mol}}{0,1614 \text{ mol}} \\ &= 0,279 \\ &\Rightarrow y \approx 0,28 \end{aligned}

Schéma (Après les calculs)

Rapports Molaires

Réflexions

La formule TiN₀,₆₉O₀,₂₈ indique que pour chaque atome de titane, il y a environ 0,69 atome d'azote et 0,28 atome d'oxygène. Cela montre bien la nature non-stœchiométrique du matériau. Cette composition précise va dicter ses propriétés électroniques, optiques et mécaniques.

Points de vigilance

Ne jamais, au grand jamais, calculer les rapports en utilisant les masses ! Toujours convertir en moles d'abord. C'est l'erreur la plus fondamentale en stœchiométrie.

Points à retenir

La séquence pour trouver une formule empirique est immuable :

Obtenir les masses de chaque élément.
Convertir chaque masse en moles.
Diviser par le nombre de moles de l'élément de référence (ou le plus petit) pour obtenir les rapports.
Si nécessaire, ajuster pour obtenir des entiers.

Le saviez-vous ?

En faisant varier les proportions x et y dans TiNₓOᵧ, on peut changer sa couleur du doré (proche de TiN) au bleu-gris (riche en oxygène) et ajuster sa résistivité électrique sur plusieurs ordres de grandeur, ce qui en fait un matériau "réglable" très intéressant pour l'électronique.

FAQ

Résultat Final

La formule empirique de l'échantillon est approximativement TiN₀,₆₉O₀,₂₈.

A vous de jouer

Si une analyse donnait n(Ti)=0.2 mol, n(N)=0.15 mol, et n(O)=0.1 mol, quels seraient x et y?

x= y=

Outil Interactif : Simulateur de Stœchiométrie

Utilisez les curseurs pour voir comment la masse finale de TiO₂ et le pourcentage d'azote influencent la formule empirique (x et y) de TiNₓOᵧ. La masse initiale est fixée à 10 g.

Paramètres d'Entrée

Masse de TiO₂ finale (g) 12.9 g

Pourcentage massique d'Azote (%) 15.5 %

Formule Empirique (TiNₓOᵧ)

Indice 'x' (Azote) -

Indice 'y' (Oxygène) -

Quiz Final : Testez vos connaissances

1. Qu'est-ce que la loi de conservation de la masse implique pour l'élément titane dans cet exercice ?

La masse de titane augmente pendant l'oxydation.
La masse de titane est la même dans le réactif et le produit.
Le nombre de moles de titane change.

2. Si la masse finale de TiO₂ était plus élevée, qu'est-ce que cela signifierait pour l'échantillon initial ?

Il contenait moins de titane.
Il contenait plus d'azote.
Il contenait plus de titane.

3. Quelle est la première étape cruciale pour déterminer une formule empirique à partir de masses ?

Convertir les masses de chaque élément en moles.
Additionner toutes les masses.
Diviser les masses par la plus petite masse.

Stœchiométrie: Étude des proportions quantitatives (rapports d'atomes, de moles, de masses) dans lesquelles les éléments chimiques se combinent et réagissent.
Masse Molaire: Masse d'une mole d'une substance (atomes, molécules). Elle est exprimée en grammes par mole (g/mol) et sert de pont entre la masse d'un échantillon et la quantité de matière qu'il contient.
Formule Empirique: La plus simple proportion en nombres entiers d'atomes de chaque élément présent dans un composé chimique. Elle est déterminée expérimentalement.
Oxydation: Réaction chimique au cours de laquelle une substance se combine avec de l'oxygène. Dans cet exercice, il s'agit d'une calcination à l'air.