BOOST PHYISIQUE-CHIMIE - RENDEMENTS D'UNE SYNTHÈSE

Le rendement est une grandeur sans unité qui sert à quantifier l’efficacité d’une synthèse. C’est-à-dire qu’il traduit la quantité de produit effectivement obtenue par rapport à la quantité de produit idéale qu’on pourrait obtenir (« si tout se passait parfaitement bien »).

I. Formules

Il existe trois formules pour calculer le rendement qui dépendent des informations à notre disposition :

$ R = \dfrac{n_{obtenue}}{n_{attendue}} \times 100$ lorsqu’on connaît les quantités de matière obtenues et attendues ($n$ en mol) pour l’espèce chimique d’intérêt.

$ R = \dfrac{m_{obtenue}}{m_{attendue}}\times 100$ lorsqu’on connaît les masses obtenues et attendues ($m$ en kg ou en g) pour l’espèce chimique d’intérêt.

$ R = \dfrac{V_{obtenue}}{V_{attendue}}\times 100$ lorsqu’on connaît les volumes obtenus et attendus ($V$ en L ou en $m^3$) pour l’espèce chimique d’intérêt.

Les grandeurs « obtenues » sont des grandeurs expérimentales qui sont mesurées après la synthèse.

Les grandeurs « attendues » sont des grandeurs théoriques calculées à l’aide d’un tableau d’avancement dans les conditions idéales.

Les trois formules sont équivalentes.

Remarque : $0 \leq R \leq 100%$ car si la réaction se passe expérimentalement comme théoriquement on a 100% sinon on obtient moins de produit que prévu (réaction non totale, réactions parasites, pertes, etc.) donc on est en dessous de 100 %.

II. Exemple

Réaction entre l’acide éthanoïque $CH_3COOH$ et l’éthanol $C_2H_5OH$ pour former de l’éthanoate d’éthyle $CH_3COOC_2H_5$ et de l’eau.

Toutes les grandeurs sont en mol. On ne considérera pas la quantité d’eau car elle est le solvant.

Le réactif limitant est celui qui dont l’avancement est le plus faible donc c’est $CH_3COOH$. Ainsi à la fin de la réaction $x=0,20 mol$ et $n_{attendu}=x=0,20 mol$.

On donne $n_{obtenu}=0,12mol$.

On peut donc calculer le rendement :

$ R = \dfrac{n_{obtenu}}{n_{attendu}} \times 100=\dfrac{0,12}{0,20}*100 = 60 %$

Cela signifie qu’en faisant la réaction on n’a obtenu que 60% de la quantité idéale attendue.