Pourquoi utiliser le pourcentage ?

Cours de chimie — Seconde classe secondaire — Constitution et transformation de la matière

• C’ est pour quoi ?
• Définition et forme
• Classement et unité
• Méthode de calcul d’un pourcentage massique
• Exemple de calcul du pourcentage massique
• Utiliser le pourcentage massique pour déterminer une masse
• Quelques exemples de proportions exprimées en pourcentage massique
• La composition de la masse
• Fraction de masse
• Pourcentage massique et concentration massique d’une solution

C’ est pour quoi ?

Le pourcentage massique (aussi appelé pourcentage massique) permet d’exprimer la proportion des différentes espèces chimiques présentes dans un système chimique : C’est l’une des quantités qui permettent d’exprimer la composition d’un mélange.

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Il peut être utilisé dans le cas de solides (tels que les alliages) ou liquides mélanges, mais dans le cas des mélanges gazeux, le pourcentage de volume est plutôt utilisé.

Définition et formule

Dans un mélange de masse totale « Mtot « , le pourcentage massique Pm (A) d’une espèce chimique A de masse « m (A) » correspond au pourcentage massique de cette espèce chimique par rapport à la masse du mélange.

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Le pourcentage de masse peut être atteint grâce à la formule suivante :

Pm = m (A) x 100 Mtot où :

• Les deux masses (m et Mtot) sont dans la même unité (en gramme, kilogramme…)
• Le pourcentage massique n’a pas d’unité.

Note  : La formule du pourcentage massique provient de l’expression générale d’un pourcentage qui correspond toujours au rapport d’une pièce à un ensemble multiplié par un facteur de 100.

Notation et

unité Le pourcentage massique n’a pas de cote standard, l’UIPAC (Union internationale de chimie pure et appliquée) ne le mentionne pas. Ainsi la notation « Pm » n’est pas universelle, on trouve aussi souvent la notation « %m » ou « %mas » ou simplement « P »

Comme tous les pourcentages, le pourcentage massique n’a pas d’unité. En fait, il s’agit du rapport de deux masses dont le résultat n’a pas d’unité et la multiplication par cent de ce rapport reste l’unité.

Méthode de calcul d’un pourcentage

de masse Voici les étapes que vous pouvez suivre pour calculer un pourcentage massique :

• déterminer la masse du mélange Mtot (éventuellement le calculer en ajoutant la masse de tous les constituants du mélange)
• détermine la masse « m » des espèces chimiques A
• veiller à ce que les deux masses soient exprimées dans la même unité (à la fois en gramme ou les deux en kilogramme, etc.) effectuer autrement les conversions nécessaires pour obtenir les mêmes unités.
• Diviser la masse « m » par la masse totale Mtot
• Multipliez le résultat de cette division par 100.

Exemple de calcul du pourcentage massique

Un acier inoxydable est composé de :

• 4 72384 kg de fer (Fe)
• 7,68 g de carbone (C)
• 1,088 kg de chrome (Cr)
• 384 g de nickel (Ni)
• 64 g de silicium (Si)
• 128 g de manganèse (Mn)
• 2560 mg de phosphore (P)
• 1920 mg de soufre (S)

Nous exprimons toutes les masses dans le même unité, ici, nous pouvons, par exemple, utiliser gramme (g)

• Fer : 4723.84 g
• Carbone : 7,68 g
• Chrome : 1088 g
• Nickel : 384 g
• Silicium : 64 g
• Manganèse : 128 g
• Phosphore : 2,56 g
• Soufre : 1,92 g

Calcul de la masse totale Mtot = 4723,84 7,68 1088 384 64 128 2,56 1,92 Mtot = 6400 g

Calcul des différents pourcentages de masse :

• Pm (Fer) = 4723. 84:6400 x 100 = 73,81%
• Pm (carbone) = 7. 68:6400 x 100 = 0,12%
• Pm (Chrome) = 1088:6400 x 100 = 17%
• Pm (Nickel) = 384:6400 x 100 = 6%
• Pm (silicium) = 64:6400 x 100 = 1%
• Pm (manganèse) = 128:6400 x 100 = 2%
• Pm (Phosphore) = 2. 56:6400 x 100 = 0,04%
• Pm (soufre) = 1. 92:6400 x 100 = 0,03%

Utiliser le pourcentage massique pour déterminer la masse

Lorsque la composition d’un mélange est indiquée en pourcentage de masse, il est possible de déterminer la masse et chacune des espèces chimiques composant ce mélange.

La formule du pourcentage massique permet de déduire l’expression de la masse :

m (A) = Pm x Mtot : 100

Exemple : Un morceau de laiton de 286 g se compose de 15 % de masse de zinc et de 85 % de cuivre. Nous voulons calculer la masse de zinc présente dans cette pièce. Les données suivantes sont utilisées : Pm = 15 % et Mtot = 286 g Nous exploitons la relation m = Pm x Mtot : 100 m = 15 x 286:100 m = 42,9 g Il est donc déduit que ce morceau de laiton contient 42,9 g de zinc.

Quelques exemples de proportions exprimées en pourcentage massique

• La proportion d’hydroxyde de sodium dans un détartrant
• Le degré d’un vinaigre correspond au pourcentage de masse d’acide acétique
• degré Brix correspond au pourcentage massique de saccharose dans une solution (il est utilisé pour exprimer le niveau de sucre
• dans les jus de fruits et notamment les jus de raisin destinés à la fermentation alcoolique)
• La proportion d’acides en solution (acide chlorhydrique, acide nitrique) est souvent exprimée en pourcentage massique.
• Le Carat, utilisé pour exprimer la proportion d’or dans un alliage métallique, est proportionnel au pourcentage massique d’or (Pm (or) = (nb de carats) x (1/24))

La composition de masse

Une composition massique correspond à la description de la composition d’un mélange où les proportions des différents constituants de ce mélange sont indiquées sous forme de pourcentage massique. Exemple : composition massique du sel de l’océan Atlantique.

• Ion sodium Na  : 30,77%
• Ion magnésium Mg2 3,68%
• Ion calcium Ca2 1,18%
• Ion potassium K 1.19%
• Chlorure Ion Cl— 55,28%
• Sulfate d’ions SO42- 7,75%
• Bore ionique total B 0,01%
• Ion bromure Br— 0,19 %

Fraction de masse

La fraction massique est une quantité proche du pourcentage massique qui nous permet également de exprimer la proportion massique d’une espèce chimique dans un mélange. Cette magnitude est notée ω (lettre grecque oméga), n’a pas d’unité et correspond au rapport de masse « m (A) » d’une espèce chimique A par la masse totale Mtot du mélange auquel il appartient.

ω (A) = m (A) Mtot

Cette formule est valable à condition que les deux masses (celle de l’espèce chimique et du mélange) soient toutes deux dans la même unité (les deux en gramme ou les deux en kilogramme, etc.) La fraction massique et le pourcentage massique ne diffèrent que cent facteurs, nous avons donc la relation suivante entre les pourcentages de fraction et de masse :

P (A) = ω (A) x 100

ω (A) = P (A)

100

Pourcentage de masse et concentration Masse d’une solution

Dans une solution, la proportion d’un soluté est souvent exprimée par sa concentration massique (Cm). Cette quantité peut être en fonction du pourcentage massique, à condition que la densité (ρ) (ou densité) de la solution soit connue.

Par définition : Cm = m (soluté) V (solution)

Pm = m (soluté) x 100 M (solution)

et M (solution) = ρ (solution) x V (solution)

Nous pouvons donc modifier l’expression du pourcentage massique :

Pm = m (soluté) x 100 ρ (solution) x V (solution)

Pm = 1 x m (soluté) x 100 ρ (solution) V (solution) Pm = 1 x Cm x 100 ρ (solution)

ρ (solution)Pm = Cm x 100

ou même :

Cm = Pm x ρ (solution)

100