Le rendement théorique d’une réaction chimique est la quantité de produit obtenue à partir de la conversion complète du réactif limitant . Il s’agit de la quantité de produit résultant d’une réaction chimique parfaite (théorique) et n’est donc pas la même que la quantité réellement obtenue lorsque la réaction a lieu en laboratoire. Le rendement théorique est couramment exprimé en termes de grammes ou de moles.
Contrairement au rendement théorique, le rendement réel est la quantité de produit qu’une réaction produit réellement . Le rendement réel est généralement plus faible, car peu de réactions chimiques sont efficaces à 100 % car il y a une perte de récupération de produit ; D’autres réactions qui réduisent le produit peuvent également se produire. Cependant, le rendement réel est parfois supérieur au rendement théorique, peut-être en raison d’une réaction secondaire conduisant à un produit supplémentaire, ou parce que le produit récupéré contient des impuretés.
Le rapport entre rendement réel et rendement théorique est souvent exprimé en pourcentage de rendement :
Pourcentage de rendement = Masse de rendement réel / Masse de rendement théorique, en pourcentage.
Procédure de calcul du rendement théorique
Le rendement théorique est trouvé une fois que le réactif limitant de l’équation chimique équilibrée a été identifié. Pour le trouver, la première étape consiste à ajuster l’équation si ce n’est pas le cas.
L’étape suivante consiste à identifier le réactif limitant, sur la base du rapport molaire entre les réactifs. Comme son nom l’indique, le réactif limitant n’est pas en excès, la réaction ne peut donc pas continuer une fois épuisée.
La procédure pour trouver le réactif limitant est la suivante :
- Si le nombre de réactifs est donné en moles, convertissez les valeurs en grammes.
- Divisez la masse du réactif en grammes par son poids moléculaire en grammes par mole.
- Pour une solution liquide, une autre méthode de calcul consiste à multiplier la quantité d’une solution réactive en millilitres par sa densité en grammes par millilitre. Divisez ensuite la valeur obtenue par la masse molaire du réactif.
- Multipliez la masse, obtenue par l’une des méthodes déjà discutées, par le nombre de moles de réactif dans l’équation équilibrée.
- Vous connaissez maintenant les moles de chaque réactif. Comparez cela au rapport molaire des réactifs pour décider lequel est disponible en excès et lequel sera consommé en premier : ce dernier sera le réactif limitant.
Une fois que vous avez identifié le réactif limitant, multipliez les moles de la réaction limitante par le rapport des moles du réactif limitant au produit de l’équation déjà ajustée. Ce résultat correspond au nombre de moles de chaque produit.
Pour obtenir les grammes de produit, multipliez les moles de chaque produit par son poids moléculaire.
Voyons un exemple :
Dans une expérience dans laquelle l’acide acétylsalicylique (aspirine) est préparé à partir d’acide salicylique, on sait d’après l’équation équilibrée pour la synthèse de l’aspirine que le rapport molaire entre le réactif limitant (acide salicylique) et le produit (acide acétylsalicylique) est de 1 : 1.
Si vous avez 0,00153 mole d’acide salicylique, le rendement théorique est de :
Rendement théorique = 0,00153 mol d’acide salicylique x (1 mol d’acide acétylsalicylique/1 mol d’acide salicylique) x (180,2 g d’acide acétylsalicylique/1 mol d’acide acétylsalicylique).
Rendement théorique = 0,276 gramme d’acide acétylsalicylique
Bien sûr, lors de la préparation d’une aspirine, vous n’obtenez jamais cette quantité. Si vous en mettez trop, vous avez probablement un excès de solvant ou votre produit est impur. Vous en obtiendrez probablement beaucoup moins, car la réaction ne traite pas à 100% et une partie du produit sera toujours perdue en essayant de le récupérer (généralement laissé dans le filtre).
