Plan de l'article
Qualification
« » (lettre grecque rho) est le plus souvent observé et parfois MV Le nom de l’espèce chimique ou sa formule brute (lorsqu’il n’y a pas d’ambiguïté) est habituellement mentionné entre parenthèses. Par conséquent, la densité de l’éthanol est observée p (éthanol) ou (C2H6O)
Définition
La densité d’un espèces chimiques correspond à la masse par unité de volume de cette espèce. Par exemple, selon l’unité choisie, la densité de l’eau correspond à la masse d’eau dans un litre d’eau, un mètre cube d’eau, un centimètre cube d’eau, etc.
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Variations
La densité d’une substance dépend des conditions dans lesquelles elle est située, varie en fonction de la température et de la pression, en particulier pour les gaz, mais cela est également vrai pour les liquides et les solides :
- À pression constante, lorsque la température d’une substance augmente, elle se dilate, elle occupe un plus grand volume, et, par conséquent, sa densité diminue.
- À une température constante, si la pression augmente, une substance est comprimée, occupe un volume plus petit, par conséquent, sa densité augmente.
Ce rapport de densité, de température et de pression implique de clarifier dans quelles conditions la valeur volumique est donnée, mais le plus souvent, lorsqu’elle n’est pas donnée de précision, implique que nous entendons les conditions environnementales (pression de l’atmosphère et température de 25°C pour laquelle la densité de l’eau est de 1,00 kg/L)
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Calcul d’une densité
La densité (p) d’une espèce chimique peut être calculée en divisant la masse (m) de cette espèce chimique par le volume (V) qu’elle occupe, ce qui peut aboutir à la formule suivante :
= M/V
Exemple : 400 mL d’acétone a une masse de 316,4 g, de sorte que la densité de l’acétone correspond à la proportion de la masse de cet échantillon (m = 316,4 g) en volume (V = 0,400 L) ou : p (acétone) = 316. 4:0 ,400 p (acétone) = 791 g/L Attention, il faut veiller à rester cohérent avec les unités utilisées, si, par exemple, la masse est en kilogramme, et le volume en centimètre cube alors la densité est en kilogramme par centimètre cube.
Unités
Pour les liquides et les gaz, la densité est souvent exprimée en grammes par litre (unité indiquée g/L ou GL-1). Pour les solides, les unités utilisées sont généralement en grammes par décimètre cube (g/dm3 ou g.dm3) ou en kilogramme par mètre cube (kg/m3 ou kg.m3)
Convertir
La densité est une quantité composite (définie comme la relation entre deux autres quantités) et ne peut donc pas être convertie directement comme vous pourriez le faire pour les unités faibles telles que le mètre, le gramme ou le litre pour lesquelles une table de conversion peut être utilisée.
La méthode universelle de conversion consiste à décomposer la densité comme une relation entre la masse et le volume (même si aucune valeur n’est donnée et même si un échantillon particulier de matière n’est pas référencé). Une fois cela fait, nous convertissons la masse en sa nouvelle unité (selon la méthode habituelle de conversion de masse), puis en volume. Il ne reste plus qu’à recalculer la densité avec les nouvelles valeurs de masse et de volume, les résultats correspondent à l’expression de densité dans sa nouvelle unité.
Exemple : Conversion de la densité de l’huile d’olive ((huile) = 915 g/L) en kilogramme par déciliter. Il peut être considéré comme étant le rapport d’une masse m= 915 g par volume V = 1 L. Conversion de masse : 915g = 0,915 kg Conversion du volume : 1L = 10 dL Calcul de la densité dans votre nouvelle unité : (huile) = 0. 915:10 p (huile) = 0,0915 kg/dL
Unités équivalentes
Certaines unités sont équivalentes, ce qui signifie que la densité conserve les mêmes valeurs lorsqu’elles sont utilisées. En particulier :
Les kilogrammes par litre (kg/L), gramme par millilitre (g/mL), kilogramme par décimètre cube (kg/dm3) et gramme par centimètre cube (g/cm3) sont équivalents :
1 kg/L = 1 g/L = 1 kg/dm3 = 1 g/cm3
Gram par litre (g/L), milligramme par millilitre (mg/mL), gramme par décimètre cube (kg/dm3) et milligramme par centimètre cube (g/cm3) sont équivalents :
1 g/L = 1 mg/mL = 1 g/dm3 = 1 mg/cm3
Explication : La densité correspond au rapport d’une masse par volume, par conséquent, si la masse et le volume se multiplient ou se divisent par celle-ci nombre, alors le ratio reste inchangé. Exemple :
- 1 kg/L = 1 kg/1 L
- = 1000 g/1000 mL
- = 1 g/1 mL
- = 1 g/mL
Utiliser la densité pour déterminer la masse
Si nous changeons la formule de calcul de la densité, il est possible d’exprimer la masse en fonction des autres quantités.
= M/V
p x V =m
m = p x V
Par conséquent, la masse d’une substance correspond au produit de son volume par sa densité, à condition que les unités soient cohérentes.
Exemple : une bouteille de 8 dm3 est composée d’une densité de cuivre = 8,96 g/cm3
Selon le rapport ci-dessus est connu m = ρ x V. ρ, mais pour vérifier la relation, il faut penser à convertir le volume en cm3 : V = 8 dm3 = 8000 cm3.
Lors du remplacement dans la formule ci-dessus, nous obtenons :
m = 8,96 x 8000
m = 71,680
o m = 71,7 kg Notre cylindre en cuivre a donc une masse de 71,7 kg.
Utiliser la densité pour déterminer le volume
Si nous changeons la formule pour calculer la densité, il est possible d’exprimer le volume en fonction avec les autres quantités.
= M/V
p x V =m
V =m/
Par conséquent, le volume d’une substance correspond au rapport de sa masse par sa densité à condition, comme toujours, d’adhérer à la consistance des unités.
Exemple : Un contenant contient 200 g de densité d’éthanol = 789 g/L
V = m/p
Dans cette formule, chaque montant peut être remplacé par sa valeur
V = 200/789
V = 0,253 L
Utiliser la densité pour calculer la densité
Le densité et densité sont étroitement liées, la densité (d) est définie comme la relation entre la densité d’une espèce chimique et la densité de l’eau prélevée dans les mêmes conditions :
d = p (espèces chimiques) /p (eau)
Par conséquent : p (espèces chimiques) = d x p (eau)
Si la densité de l’eau est exprimée en une des unités où sa valeur est 1 (p (eau) = 1 kg/L = 1 g/l = 1 kg/dm3 = 1 g/cm3), la densité de l’espèce chimique a la même valeur que sa densité (la densité est ensuite exprimée en kg/L, g/L, kg/dm3 ou g/cm3)
Densité d’un gaz
Lorsqu’un gaz peut être considéré comme « parfait », c’est-à-dire dans des conditions où les interactions entre ses molécules restent limitées ( qui exclut les pressions et températures élevées), sa densité peut être exprimée en fonction de sa température, de sa pression et de sa masse molaire.
Selon le rapport des gaz parfaits :
HP = n x R X T
n le nombre de moles qui composent le gaz peut être exprimé comme le rapport entre sa masse et sa masse volumique (n = m/m)
- PV = (m x R x T) /M
- P x V x M = m x R x T
- P x M = (m/V) x R x T
- Le terme m/V correspond à la densité (p)
- P x M = p x R x T
- = (P x M)/(R x T)
Par conséquent, la densité d’un gaz est proportionnelle à et sa masse molaire, est inversement proportionnelle à la température.
Si l’on considère une situation où un gaz est à la température ambiante (20°C = 293,15°K) et à la pression normale (P = 1 atm = 101325 Pa) alors le rapport devient :
- = (101325 x M)/(8.3144 x 293,15)
- = 41,57 x M (si la masse molaire est exprimée en grammes par mole et densité en grammes par mètre cube)
- = 0,04157 x M (si la masse molaire est exprimée en grammes par mole et densité en grammes par litre)
En utilisant cette formule, nous pouvons déduire la masse molaire des différents gaz à 20°C et sous pression atmosphérique.
Exemples :
— Pour la pâte molaire de dihydrogène M = 2 g/mol, = 0,04157 x 2 ou (dihydrogène) = 0,0831 g/L
— Pour la masse molaire dioxygène M = 32 g/mol, = 0,04157 x 32 p (dihydrogène) = 1,33 g/L
— Pour dinitrogène de masse molaire M = 28 g/mol, = 0,04157 x 28 être p (dihydrogène) = 1,16 g/L
— pour la masse molaire de dioxyde de carbone M = 44 g/mol, = 0,04157 x 44 ou p (dihydrogène) = 1,83 g/L
Une certaine densité
- Air sec à 0°C, sous atmosphère (au niveau de la mer) : 1,29 g/l
- Acier : 7850 kg/m3 — 7,850/dm3 (c’est une valeur moyenne parce que la teneur en acier est variable)
- Eau pure : 1 000 kg/L à 4°C sous pression d’un atmosphère.
