Nous expliquons ce qu’est un produit en chimie, le processus par lequel un produit est obtenu et comment calculer le rendement d’une réaction.
Qu’est-ce qu’un produit en chimie ?
En chimie et dans ses branches, les substances obtenues après une réaction chimique sont appelées produits .
Dans une réaction chimique, interviennent deux ou plusieurs substances (simples ou composées), appelées réactifs ou réactifs , et qui apportent à la réaction le matériau atomique ou moléculaire qui sera altéré ou modifié au cours de la réaction.
Une fois que les liaisons chimiques des réactifs ont été modifiées, et qu’une certaine quantité d’ énergie a été générée ou consommée lors de la réaction, nous aurons un ou plusieurs produits disponibles.
Les produits obtenus à partir de certains types de réactifs dépendront directement des conditions dans lesquelles se produit la réaction chimique et de la nature des réactifs. Des conditions telles que la température ou la présence de catalyseurs (autres substances qui affectent la vitesse de la réaction) sont des facteurs déterminants du temps nécessaire pour qu’une réaction se produise.
Cependant, quelle que soit la réaction chimique considérée et les conditions dans lesquelles elle se produit, la quantité de matière et d’énergie doit être conservée, c’est-à-dire que la quantité de réactifs ( atomes , molécules , ions ) qui réagissent doit être égale à la quantité de produits formés. , et l’énergie mise en jeu au début de la réaction doit être égale à l’énergie mise en jeu à la fin de la réaction, que cette énergie soit consommée ou libérée à n’importe quelle étape de la réaction.
Il est très important de comprendre que lors d’une réaction chimique la quantité de matière et d’énergie des réactifs n’est pas créée ou détruite pour devenir des produits, elle est seulement transformée en eux.
Voir aussi: réaction exothermique
Rendement d’une réaction
De la même manière, les quantités (réelles) de produit formé ne sont généralement jamais identiques à celles considérées théoriquement , car celles-ci sont influencées par des propriétés spécifiques telles que la pureté des réactifs ou les réactions secondaires qui se produisent, ainsi que les conditions environnementales dans qu’ils se produisent que la réaction est générée, par exemple, la température et l’ humidité .
Les quantités de produit réel (celles obtenues en pratique et non à la suite d’un calcul théorique) sont inférieures aux quantités théoriques car, pour les raisons ci-dessus, le produit peut être perdu dans les étapes de purification postérieures à la réaction, dans les réactions secondaires où interviennent ces produits ou dans les évaporations s’ils sont volatils.
La quantité maximale de produit pouvant être obtenue lors d’une réaction chimique est appelée rendement théorique. Pour calculer le rendement théorique, il est nécessaire de connaître le réactif limitant dans la réaction (réactif épuisé en premier lors de la réaction).
La quantité de produit réel produite dans une réaction chimique est appelée le pourcentage de rendement.
Dans l’exemple suivant, nous verrons comment calculer le rendement théorique et le pourcentage de rendement d’une réaction chimique, dans laquelle le réactif limitant doit être identifié.
Supposons que nous ayons la réaction suivante où 2,80 g d’aluminium réagissent avec 4,25 g de dichloro :
Il existe différentes méthodes pour identifier le réactif limitant et il est important de préciser que le réactif limitant n’est pas nécessairement le réactif ayant la plus grande masse au début de la réaction. Nous allons décrire deux de ces méthodes :
Méthode 1. Elle consiste à calculer le nombre de moles réelles des réactifs à partir des masses réelles et des masses molaires ( M(Al) et M(Cl 2 ) dans ce cas) de chaque réactif. Ensuite, le rapport molaire réel (rapport entre les quantités de substances (moles)) entre les réactifs est calculé, c’est-à-dire en utilisant les masses initiales. Ce rapport molaire réel est ensuite comparé au rapport stoechiométrique des réactifs dans l’équation équilibrée (calculé à l’aide des coefficients stoechiométriques).
On constate que le rapport réel est supérieur au rapport stoechiométrique, donc l’aluminium (dont le nombre de moles se situe au numérateur du quotient) est en excès et le dichloro est le réactif limitant.
Méthode 2. Dans cette méthode, nous utilisons la définition de mole de réaction. Une mole de réaction est obtenue lorsque les coefficients stoechiométriques de l’équation chimique ajustée ou équilibrée réagissent. Dans la réaction que nous analysons, 1 mole de réaction est obtenue lorsque 2 moles d’aluminium réagissent avec 3 moles de dichloro pour produire 2 moles d’AlCl 3 , ce qui peut être représenté par les équations suivantes :
Ainsi, une réaction se produit plus de fois plus elle a de moles de réaction. Le réactif avec le plus petit nombre de moles de réaction est celui qui limite, car avec ce réactif, la réaction peut se produire moins de fois.
En utilisant les moles de réaction et les moles de réactif, le réactif limitant peut être identifié comme suit :
Selon cette méthode, Cl 2 est également le réactif limitant, puisqu’il génère moins de moles de réaction.
Une fois que nous savons que le dichloro est le réactif limitant, nous pouvons calculer le rendement théorique comme suit :
Nous convertissons ensuite les moles de rendement théorique en grammes, en utilisant la masse molaire de AlCl 3 ( M(AlCl 3 ) ), puis calculons le pourcentage de rendement :
Enfin, le pourcentage ou le rendement réel d’une réaction chimique est calculé :
Et pour l’exemple que nous analysons, ce serait: