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Le rendement en pourcentage, également appelé rendement en pourcentage, est un rapport qui nous indique quelle quantité d’un produit d’une réaction chimique est réellement obtenue en effectuant ladite réaction pour 100 parties attendues à obtenir à partir du produit sur la base de calculs stoechiométriques. . En d’autres termes, il correspond au pourcentage de la quantité de produit que l’on s’attend à obtenir à partir d’une réaction chimique qui est effectivement obtenue.
Par exemple, si le pourcentage de rendement d’une réaction est de 85 %, cela signifie que pour 100 grammes (ou moles ou tonnes métriques ou milligrammes, etc.) de produit que l’on s’attendait à obtenir, il n’a été obtenu, expérimentalement, que 85 grammes (ou moles, tonnes métriques, milligrammes ou autres).
Pour des raisons logiques et en raison de la loi de conservation de la matière, qui indique qu’elle ne peut pas être créée ou détruite, mais seulement transformée, le pourcentage de rendement ne peut jamais être supérieur à 100 %. Si ce n’était pas le cas, un rendement en pourcentage supérieur à 100 % indiquerait que l’on obtient plus de produit qu’il n’est possible à partir des quantités de réactifs présents. Cela équivaudrait à faire semblant d’obtenir deux gâteaux ou plus ayant les ingrédients pour n’en faire qu’un.
Formule de rendement en pourcentage
La formule du rendement en pourcentage (qui est désignée par %R) a la même forme que tout autre pourcentage :
où %R est le pourcentage de rendement, RR fait référence au rendement réel et RT correspond au rendement théorique.
Dans cette formule, les rendements des deux fractions peuvent être rapportés dans n’importe quelle unité qui représente d’une manière ou d’une autre la quantité de produit obtenue ou que l’on s’attend à obtenir. La seule condition est que les deux soient dans les mêmes unités et qu’ils traitent de la même substance. Par exemple, le rendement pourrait correspondre à la masse d’un certain produit, à son nombre de moles, à son volume, etc.
Un autre aspect important à noter est le fait qu’il ne doit pas nécessairement être calculé à partir des quantités d’un produit fabriqué. Les rendements en pourcentage peuvent également être calculés à partir des quantités consommées d’un réactif qui ont été consommées pendant la réaction.
Performances théoriques et expérimentales, pourquoi diffèrent-elles ?
Chaque fois que nous mélangeons deux ou plusieurs réactifs pour effectuer une réaction chimique, nous pouvons calculer par simple stoechiométrie la quantité de produit que nous devrions obtenir à partir des quantités connues des réactifs que nous ajoutons. Puisque cette quantité de produit (appelée rendement) est calculée à partir des rapports stoechiométriques de la réaction chimique, elle est appelée rendement théorique.
D’autre part, la quantité de produit que nous obtenons réellement lorsque nous mélangeons les quantités de réactifs et effectuons la réaction chimique est ce que l’ on appelle le rendement expérimental, le rendement pratique ou le rendement réel .
Dans le cas idéal, on obtiendrait exactement la même quantité de produit que celle calculée par stoechiométrie. Dans ce cas, le pourcentage de rendement serait de 100 %. Cependant, il existe une grande variété de facteurs qui font que la performance expérimentale n’est jamais égale à la théorie. Certains de ces facteurs sont :
- Erreurs de mesure expérimentale tant dans les quantités de réactifs mélangés que dans la pesée ou la détermination de la quantité de produit obtenu.
- La présence d’impuretés dans les réactifs.
- La présence d’équilibres chimiques qui empêchent la progression de la réaction jusqu’à son terme car une partie des produits est reconvertie en réactifs.
- La vitesse de réaction. Si la réaction est très lente et que nous l’arrêtons prématurément, nous obtiendrons moins de produit que prévu.
- Pertes de réactifs et de produits lors des processus de transfert de substances d’un récipient à un autre.
- L’apparition de réactions chimiques parallèles qui compromettent une partie des réactifs, entre autres.
Bon nombre de ces facteurs peuvent être contrôlés dans une certaine mesure, mais la plupart seront toujours présents.
Importance du pourcentage de rendement
Le pourcentage de rendement est un concept essentiel en chimie car il nous permet de comprendre et de comparer l’efficacité d’une réaction chimique ou d’une voie de synthèse pour produire un produit. Plus le rendement est élevé, c’est-à- dire plus il est proche de 100 %, signifie que la réaction a progressé à un degré plus élevé et que la majeure partie du produit peut être récupérée et pesée.
D’autre part, un faible pourcentage de rendement indique qu’une bonne partie des réactifs qui ont réagi n’ont pas pu être transformés en produit souhaité. Cela a de sérieuses implications d’un point de vue économique, car cela augmente la quantité de réactifs qui doivent être combinés pour obtenir une quantité donnée de produit.
Exemples de calcul de rendement en pourcentage
Exemple 1
déclaration
Des quantités adéquates d’acide acétique et d’éthanol sont mélangées pour synthétiser 20,00 kg d’acétate d’éthyle. En réalisant la réaction, on a obtenu 15,00 kg d’acétate d’éthyle. Déterminer le pourcentage de rendement de la réaction.
Solution
La première chose à faire dans ce cas est d’extraire les données de la déclaration. Les 15,00 kg d’acétate d’éthyle étant la quantité réellement obtenue, cela correspond au rendement réel. Dans le même temps, la quantité d’acétate d’éthyle à obtenir, c’est-à-dire le rendement théorique, est de 20 kg. Avec ces informations, nous pouvons appliquer la formule de pourcentage de rendement :
Répondre
La réaction a un rendement en pourcentage de 75 %.
Exemple 2
déclaration
100 moles d’hydrogène gazeux réagissent avec suffisamment d’oxygène pour produire de l’eau. La réaction mise en jeu est :
En réalisant la réaction chimique, 900 g d’eau ont été obtenus. Déterminer le pourcentage de rendement de la réaction.
Solution
Dans ce cas, le rendement expérimental (qui est de 900 g d’eau) est donné, mais le rendement théorique n’est pas donné. Cependant, nous connaissons la quantité d’un des réactifs qui a été utilisée pour effectuer la réaction (l’hydrogène), nous pouvons donc calculer la quantité d’eau qui aurait dû être obtenue en utilisant un ensemble de rapports stoechiométriques :
Maintenant que nous avons le rendement théorique, nous pouvons calculer le pourcentage de rendement :
Répondre:
La réaction n’a qu’un rendement de 50 %. Cela signifie qu’il ne rapporte que la moitié de ce qu’il pourrait rapporter.
Les références
- Brown, T. (2021). Chimie: The Central Science (11e éd.). Londres, Angleterre : Pearson Education.
- Chang, R., Manzo, Á. R., Lopez, PS et Herranz, ZR (2020). Chimie (10e éd.). New York, NY : MCGRAW-HILL.
- Flowers, P., Neth, EJ, Robinson, WR, Theopold, K. et Langley, R. (2019). Chimie : Atomes d’abord 2e . Extrait de https://openstax.org/books/chemistry-atoms-first-2e/pages/1-introduction
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