Réaction de synthèse organique
Comprendre la Réaction de synthèse organique
La chimie verte vise à réduire l’impact environnemental des réactions chimiques en optimisant les rendements et en minimisant l’utilisation de solvants et réactifs toxiques.
Dans cet exercice, nous allons étudier la synthèse de l’acide adipique à partir du cyclohexanol, un procédé important pour la production de nylon-6,6, tout en mettant l’accent sur les pratiques durables.
Données de l’exercice :
- Réaction chimique :
- Masse molaire du cyclohexanol = 100.16 g/mol
- Masse molaire de l’acide adipique = 146.14 g/mol
- Masse de cyclohexanol utilisée = 150 g
- Masse d’acide adipique obtenue après réaction = 170 g
Question :
1. Calculez le rendement théorique de la réaction si elle était complète, c’est-à-dire si tout le cyclohexanol utilisé était converti en acide adipique.
2. Déterminez le rendement réel de la réaction en utilisant la masse d’acide adipique effectivement obtenue.
3. Calculez le rendement en pourcentage de cette réaction.
4. Discutez de l’importance du rendement élevé pour les principes de la chimie verte et proposez des stratégies pour améliorer le rendement de cette réaction dans un cadre de chimie durable.
Correction : Réaction de synthèse organique
1. Calcul du rendement théorique de la réaction
Données utilisées :
- Masse molaire du cyclohexanol \( M_{\text{cyclohexanol}} = 100.16 \, \text{g/mol} \)
- Masse molaire de l’acide adipique \( M_{\text{acide adipique}} = 146.14 \, \text{g/mol} \)
- Masse de cyclohexanol utilisée = 150 g
Équation de réaction :
\[ \text{Cyclohexanol} \rightarrow \text{Acide adipique} \]
Calculs :
- Nombre de moles de cyclohexanol utilisé :
\[ n_{\text{cyclohexanol}} = \frac{\text{Masse de cyclohexanol}}{M_{\text{cyclohexanol}}} \] \[ n_{\text{cyclohexanol}} = \frac{150 \, \text{g}}{100.16 \, \text{g/mol}} \] \[ n_{\text{cyclohexanol}} = 1.497 \, \text{moles} \]
- Nombre de moles d’acide adipique théorique (si la réaction est complète et le rapport stœchiométrique est 1:1) :
\[ n_{\text{acide adipique théorique}} = n_{\text{cyclohexanol}} = 1.497 \, \text{moles} \]
- Masse théorique d’acide adipique produite :
\[ m_{\text{acide adipique théorique}} = n_{\text{acide adipique théorique}} \times M_{\text{acide adipique}} \] \[ m_{\text{acide adipique théorique}} = 1.497 \, \text{moles} \times 146.14 \, \text{g/mol} \] \[ m_{\text{acide adipique théorique}} = 218.80 \, \text{g} \]
2. Calcul du rendement réel de la réaction
Données utilisées :
- Masse d’acide adipique obtenue = 170 g
Calcul du rendement réel :
Le rendement réel de la réaction est la masse réelle d’acide adipique obtenue.
\[ \text{Masse réelle d’acide adipique} = 170 \, \text{g} \]
3. Calcul du rendement en pourcentage de la réaction
Calculs :
\[ \text{Rendement \%} = \left( \frac{\text{Masse réelle d’acide adipique}}{\text{Masse théorique d’acide adipique}} \right) \times 100 \] \[ \text{Rendement \%} = \left( \frac{170 \, \text{g}}{218.80 \, \text{g}} \right) \times 100 \] \[ \text{Rendement \%} \approx 77.7\% \]
4. Discussion sur l’importance du rendement élevé pour les principes de la chimie verte
Points de discussion :
- Un rendement élevé signifie une utilisation plus efficace des ressources, réduisant ainsi les déchets et les impacts environnementaux associés à la production de substances chimiques.
- Pour améliorer le rendement, on peut envisager d’optimiser les conditions de réaction, d’utiliser des catalyseurs, de recycler les réactifs non transformés, ou d’adopter des technologies de réaction innovantes comme les réacteurs à flux continu.
En optimisant le rendement, on aligne la pratique sur les 12 principes de la chimie verte, qui visent à réduire ou éliminer l’usage ou la génération de substances dangereuses dans la conception, la fabrication et l’utilisation de produits chimiques.
Réaction de synthèse organique
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