Calcul du rendement d'une synthèse chimique

Première générale Spé · Physique-Chimie Spé 1ère

À retenir

• = n_expn_max = m_expm_max, sans unité, entre 0 et 1 • n_max se calcule à partir du réactif limitant et de l'équation de réaction • m_max = n_max M(produit) • m_exp : masse du produit sec et purifié

Le cours

Rendement d'une synthèse Une synthèse ne fournit jamais toute la quantité de produit que permet l'équation de réaction : la transformation peut être incomplète, et une partie du produit est perdue lors de l'isolement et de la purification. On mesure l'efficacité de la synthèse par son rendement. La quantité maximale n_max de produit est celle qu'on obtiendrait si le réactif limitant était entièrement consommé : on la calcule avec l'équation de réaction (pour des nombres stœchiométriques égaux à 1, n_max est égale à la quantité initiale du réactif limitant). Le rendement est le rapport de la quantité de produit réellement obtenue n_exp à cette quantité maximale : = n_expn_max = m_expm_max avec m_max = n_max M(produit). Le rendement est sans unité, compris entre 0 et 1, et souvent exprimé en pourcentage. Exemple : synthèse de l'aspirine C_7H_6O_3 + C_4H_6O_3 C_9H_8O_4 + C_2H_4O_2 (acide salicylique + anhydride éthanoïque → aspirine + acide éthanoïque), avec M = 138, 102, 180 et 60 g/mol. La masse m_exp est celle du produit sec et purifié ; un rendement supérieur à 100\ \% signale un produit humide ou impur. Méthode de calcul 1. Calculer les quantités initiales des réactifs (n = m/M, ou m = V pour un liquide). 2. Déterminer le réactif limitant et en déduire n_max du produit. 3. Calculer m_max = n_max M(produit). 4. Calculer = m_expm_max et vérifier que 0 1. Astuce et méthode clé Un rendement supérieur à 100\ \% est impossible : s'il apparaît, le produit pesé est encore humide ou impur, ou n_max a été calculé avec le réactif en excès. Piège classique à éviter Ne divise pas la masse de produit par la masse de réactif : 4,6\ g d'aspirine5,0\ g d'acide salicylique = 92\ \% est faux, car les deux espèces n'ont pas la même masse molaire ; il faut comparer à m_max d'aspirine.

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