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Rendement d'une réaction chimique : masse théorique et rendement

Calculez la masse théorique de produit à partir du réactif limitant et de l'équation de la réaction, puis le rendement à partir de la masse obtenue.

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Résultats

Masse théorique de produit

3,913

Rendement

81,8 %

Bon rendement
Quantité de réactif limitant
21,720
Quantité théorique de produit
21,720
Produit perdu
0,713

Rendement pour d'autres masses obtenues

RendementProduit perdu
1,50 g actuel38,3 %2,413
2 g actuel51,1 %1,913
2,50 g actuel63,9 %1,413
3,20 g actuel81,8 %0,713
3,50 g actuel89,4 %0,413
3,80 g actuel97,1 %0,113

Pourquoi le rendement n’atteint jamais 100 %

L’équation de la réaction indique la quantité maximale de produit que l’on peut obtenir : c’est la masse théorique, fixée par l’avancement maximal. En pratique, on en obtient presque toujours moins : une partie du produit reste sur la verrerie, reste dissoute dans le filtrat, se perd lors de la recristallisation, ou la réaction n’est pas totale. Le rendement mesure l’écart.

Les formules

  • Quantité de réactif limitant n = m ÷ M
  • Quantité de produit = n(réactif) × (coefficient du produit ÷ coefficient du réactif)
  • Masse théorique = n(produit) × M(produit)
  • Rendement η = masse obtenue ÷ masse théorique × 100

Exemple chiffré : synthèse de l’aspirine

L’acide salicylique (C7H6O3, 138,12 g/mol) réagit avec l’anhydride acétique pour donner l’aspirine (C9H8O4, 180,16 g/mol), mole à mole. L’anhydride acétique est en excès : l’acide salicylique est le réactif limitant.

  1. On part de 3,00 g d’acide salicylique, soit 3,00 ÷ 138,12 = 21,7 mmol.
  2. L’équation est 1:1, donc au plus 21,7 mmol d’aspirine.
  3. Masse théorique : 0,0217 × 180,16 = 3,91 g.
  4. On récupère 3,20 g de cristaux secs : rendement = 3,20 ÷ 3,91 = 81,8 %.

Trouver le réactif limitant

Quand plusieurs réactifs sont introduits en quantités mesurées, on divise la quantité de matière initiale de chacun par son coefficient stœchiométrique. Le plus petit résultat désigne le réactif limitant, qui fixe à lui seul l’avancement maximal et la masse théorique.

Qu’est-ce qu’un bon rendement ?

Rendement Interprétation courante
Plus de 100 % Produit humide ou impur
90 à 100 % Excellent, rare après purification
70 à 90 % Bon pour une synthèse de TP
40 à 70 % Moyen : vérifiez les transvasements et la recristallisation
Moins de 40 % Faible : une étape s’est mal passée

Pour une synthèse en plusieurs étapes, les rendements se multiplient : cinq étapes à 80 % donnent un rendement global de 0,8⁵ = 33 %.

Améliorer son rendement

  • Séchez le produit à l’étuve jusqu’à masse constante avant de le peser : l’eau ajoute de la masse et gonfle le rendement.
  • Rincez la verrerie avec un peu de solvant froid pour récupérer les cristaux.
  • Refroidissez bien la solution dans un bain d’eau glacée avant la filtration sur Büchner.
  • Ne multipliez pas les recristallisations : chacune améliore la pureté mais coûte du produit.
  • Contrôlez la pureté par la température de fusion (environ 135 °C pour l’aspirine) ou une chromatographie sur couche mince.

Questions fréquentes

Comment calculer le rendement d'une synthèse ?

Rendement = masse obtenue ÷ masse théorique × 100. Si l'on attendait 3,91 g d'aspirine et qu'on en obtient 3,20 g, le rendement est de 81,8 %.

Comment calculer la masse théorique ?

On convertit le réactif limitant en moles, on applique les coefficients stœchiométriques de l'équation, puis on multiplie par la masse molaire du produit.

Comment identifier le réactif limitant ?

On divise la quantité de matière initiale de chaque réactif par son coefficient stœchiométrique : le plus petit résultat désigne le réactif limitant, qui fixe l'avancement maximal.

Pourquoi mon rendement dépasse-t-il 100 % ?

Le produit est probablement encore humide ou impur. Séchez-le à l'étuve jusqu'à masse constante et vérifiez sa pureté, par exemple par sa température de fusion.

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Résultats indicatifs fournis à titre d'information. Ils ne remplacent pas l'avis d'un professionnel.