Contenu

• Avancer d'un pas
• Partie 1 sur 2: Détermination du réactif limitant
• Partie 2 sur 2: Détermination du rendement théorique

Le rendement théorique est un terme utilisé en chimie pour désigner la quantité maximale d'une substance que vous attendez d'une réaction chimique. Vous commencez par équilibrer une équation de réaction et définir le réactif limitant. Lorsque vous mesurez la quantité de réactif que vous souhaitez utiliser, vous pouvez calculer la quantité de substance obtenue. C'est le rendement théorique de l'équation. Dans une expérience réelle, vous en perdrez probablement une partie, car ce n'est pas une expérience idéale.

Avancer d'un pas

Partie 1 sur 2: Détermination du réactif limitant

1. Commencez par une réaction d'équilibre. Une équation de réaction est similaire à une recette. Il montre quels réactifs (à gauche) réagissent les uns avec les autres pour former des produits (à droite). Une réaction d'équilibre aura le même nombre d'atomes sur le côté gauche de l'équation (en tant que réactifs) que sur le côté droit (sous forme de produits).
   • Par exemple, disons que nous avons l'équation simple ${ displaystyle H_ {2} + O_ {2}}$Calculez la masse molaire de chaque réaction. À l'aide du tableau périodique ou d'un autre livre de référence, recherchez la masse molaire de chaque atome dans chaque composition. Ajoutez-les ensemble pour trouver la masse molaire de chaque composé de réactifs. Faites ceci pour une seule molécule du composé. Considérons à nouveau l'équation de la conversion de l'oxygène et du glucose en dioxyde de carbone et en eau: ${ displaystyle 6O_ {2} + C_ {6} H_ {12} O_ {6}}$Convertissez la quantité de chaque réactif de grammes en moles. Pour une véritable expérience, la masse en grammes de chaque réactif que vous utilisez sera connue. Divisez cette valeur par la masse molaire de cette substance en conversion en nombre de moles.
     • Par exemple, supposons que vous commenciez avec 40 grammes d'oxygène et 25 grammes de glucose.
     • 40 grammes ${ displaystyle O_ {2}}$Déterminez le rapport molaire des réactifs. Une taupe est un outil de calcul utilisé en chimie pour compter les molécules en fonction de leur masse. En déterminant le nombre de moles d'oxygène et de glucose, vous savez avec combien de molécules vous commencez. Pour trouver le rapport des deux, divisez le nombre de moles d'un réactif par celles de l'autre.
       • Dans l'exemple suivant, vous commencez avec 1,25 mole d'oxygène et 0,139 mole de glucose. Ainsi, le rapport des molécules d'oxygène et de glucose est de 1,25 / 0,139 = 9,0. Ce ratio signifie que vous avez neuf fois plus de molécules d'oxygène que de glucose.
     • Déterminez le rapport idéal pour la réaction. Regardez la réponse d'équilibre. Les coefficients de chaque molécule vous indiquent le rapport des molécules dont vous avez besoin pour que la réaction se produise. Si vous utilisez exactement le rapport indiqué par la formule, les deux réactifs doivent être utilisés de la même manière.
       • Pour cette réaction, les réactifs sont donnés comme ${ displaystyle 6O_ {2} + C_ {6} H_ {12} O_ {6}}$Comparez les ratios pour trouver le réactif limitant. Dans la plupart des réactions chimiques, l'un des réactifs sera utilisé plus tôt que l'autre. Le réactif utilisé en premier est appelé réactif limitant. Ce réactif limitant détermine la durée de la réaction chimique et le rendement théorique auquel vous pouvez vous attendre. Comparez les deux rapports que vous avez calculés pour déterminer le réactif limitant:
         • Dans l'exemple suivant, vous commencez avec neuf fois plus d'oxygène que de glucose, mesuré en moles. La formule vous indique que votre ratio idéal est de six fois plus d'oxygène par rapport au glucose. Vous avez donc besoin de plus d'oxygène que de glucose. Donc, l'autre réactif, le glucose dans ce cas, est le réactif limitant.

Partie 2 sur 2: Détermination du rendement théorique

1. Affichez la réponse pour trouver le produit souhaité. Le côté droit d'une équation chimique montre les produits que donne la réaction. Lorsque la réaction est équilibrée, les coefficients de chaque produit indiquent le nombre de rapports moléculaires auxquels vous pouvez vous attendre. Chaque produit a un rendement théorique, ou la quantité de produit que vous attendez lorsque la réaction est complètement terminée.
   • En continuant avec l'exemple ci-dessus, vous analysez la réponse ${ displaystyle 6O_ {2} + C_ {6} H_ {12} O_ {6}}$Enregistrez le nombre de moles de votre réactif limitant. Vous devez toujours comparer le nombre de moles de réactif limitant avec le nombre de moles d'un produit. Si vous essayez de comparer la masse de chacun, vous n'obtiendrez pas le résultat correct.
     • Dans l'exemple ci-dessus, le glucose est le réactif limitant. Selon les calculs de masse molaire, les 25 premiers g de glucose équivalent à 0,139 mole de glucose.
   • Comparez le rapport entre les molécules du produit et le réactif. Revenez à la réaction d'équilibre. Divisez le nombre de molécules de votre produit souhaité par le nombre de molécules de votre réactif limitant.
     • La réaction d'équilibre pour cet exemple est ${ displaystyle 6O_ {2} + C_ {6} H_ {12} O_ {6}}$Multipliez ce rapport par le nombre de moles du réactif limitant. La réponse est le rendement théorique, en moles, du produit souhaité.
       • Dans cet exemple, les 25 g de glucose équivalent à 0,139 mole de glucose. Le rapport entre le dioxyde de carbone et le glucose est de 6: 1. Vous vous attendez à pouvoir produire six fois plus de moles de dioxyde de carbone que le nombre de moles de glucose avec lequel vous avez commencé.
       • Le rendement théorique en dioxyde de carbone est de (0,139 mol de glucose) x (6 mol de dioxyde de carbone / mol de glucose) = 0,834 mol de dioxyde de carbone.
     • Convertissez le résultat en grammes. C'est l'inverse de votre étape précédente de calcul du nombre de moles ou de la quantité de réactif. Lorsque vous connaissez le nombre de moles auquel vous pouvez vous attendre, multipliez cela par la masse molaire du produit pour trouver le rendement théorique en grammes.
       • Dans l'exemple suivant, la masse molaire de CO₂ environ 44 g / mol. (La masse molaire de carbone est de ~ 12 g / mol et d'oxygène ~ 16 g / mol, donc le total est de 12 + 16 + 16 = 44).
       • Multiplier 0,834 mole de CO₂ x 44 g / mol CO₂ = ~ 36,7 grammes. Le rendement théorique de l'expérience est de 36,7 grammes de CO₂.
     • Répétez le calcul pour l'autre produit, si vous le souhaitez. Dans de nombreuses expériences, vous ne pouvez être intéressé que par le rendement d'un produit particulier. Si vous souhaitez connaître le rendement théorique des deux produits, il vous suffit de répéter le processus.
       • Dans cet exemple, l'eau est le deuxième produit ${ displaystyle H_ {2} O}$. Selon la réaction d'équilibre, vous pouvez vous attendre à six molécules d'eau à partir d'une molécule de glucose. C'est un rapport de 6: 1. Ainsi, 0,139 mole de glucose devrait donner 0,834 mole d'eau.
       • Multipliez le nombre de moles d'eau par la masse molaire d'eau. La masse molaire est de 2 + 16 = 18 g / mol. Multiplié par le produit, cela donne 0,139 mol H₂O x 18 g / mol H₂O = ~ 2,50 grammes. Le rendement théorique en eau dans cette expérience est de 2,50 grammes.