Synthèse de l’aspirine
Comprendre la Synthèse de l’aspirine
L’aspirine, ou acide acétylsalicylique, peut être synthétisée par réaction entre l’acide salicylique (C7H6O3) et l’anhydride acétique (C4H6O3) en présence d’acide sulfurique comme catalyseur. La réaction produit également de l’acide acétique (C2H4O2) comme sous-produit.
La réaction peut être représentée par l’équation chimique suivante :
\( \text{C}_7\text{H}_6\text{O}_3 + \text{C}_4\text{H}_6\text{O}_3 \rightarrow \text{C}_9\text{H}_8\text{O}_4 + \text{C}_2\text{H}_4\text{O}_2 \)
Question 1 : Équilibrage de l’équation
Vérifiez que l’équation chimique est correctement équilibrée.
Question 2 : Calcul stœchiométrique
Si vous partez de 138 g d’acide salicylique (M = 138 g/mol), quel volume d’anhydride acétique (densité = 1,08 g/mL et M = 102 g/mol) devez-vous utiliser pour que la réaction se déroule avec des quantités stœchiométriques parfaites ?
Question 3 : Rendement de réaction
Supposons que vous ayez obtenu 180 g d’aspirine (M = 180 g/mol) à la fin de votre réaction. Calculez le rendement de la réaction.
Correction : Synthèse de l’aspirine
1. Équilibrage de l’équation
L’équation chimique donnée est :
\( \text{C}_7\text{H}_6\text{O}_3 + \text{C}_4\text{H}_6\text{O}_3 \rightarrow \text{C}_9\text{H}_8\text{O}_4 + \text{C}_2\text{H}_4\text{O}_2 \)
Pour vérifier son équilibrage, nous comptons les atomes de chaque élément des deux côtés de l’équation.
- À gauche, nous avons : 7 carbones (C), 6 hydrogènes (H), et 6 oxygènes (O) du premier composé, et 4 carbones, 6 hydrogènes, et 3 oxygènes du deuxième composé, soit un total de 11 carbones, 12 hydrogènes, et 6 oxygènes.
- À droite, nous avons : 9 carbones, 8 hydrogènes, et 4 oxygènes pour l’aspirine, et 2 carbones, 4 hydrogènes, et 2 oxygènes pour l’acide acétique, soit un total de 11 carbones, 12 hydrogènes, et 6 oxygènes.
Les nombres d’atomes pour chaque élément sont identiques des deux côtés, donc l’équation est correctement équilibrée.
2. Calcul stœchiométrique
- Masse molaire de l’acide salicylique \(\text{C}_7\text{H}_6\text{O}_3\) : 138 g/mol.
- Masse donnée d’acide salicylique : 138 g.
Pour trouver le volume d’anhydride acétique nécessaire, nous convertissons d’abord la masse d’acide salicylique en moles :
Nombre de moles d’acide salicylique
\[ = \frac{138\, \text{g}}{138\, \text{g/mol}} = 1\, \text{mol}\]
Puisque la réaction est 1:1 entre l’acide salicylique et l’anhydride acétique, 1 mole d’acide salicylique réagit avec 1 mole d’anhydride acétique.
- Masse molaire de l’anhydride acétique \(\text{C}_4\text{H}_6\text{O}_3\). : 102 g/mol.
La masse d’anhydride acétique nécessaire pour 1 mole est donc 102 g. Utilisant la densité de l’anhydride acétique (1,08 g/mL), le volume nécessaire peut être calculé comme suit :
Volume d’anhydride acétique
\[ = \frac{102\, \text{g}}{1,08\, \text{g/mL}} = 94,44\, \text{mL} \]
Il faut donc 94,44 mL d’anhydride acétique pour réagir complètement avec 138 g d’acide salicylique.
3. Rendement de réaction
- Masse d’aspirine obtenue : 180 g.
- Masse molaire de l’aspirine \(\text{C}_9\text{H}_8\text{O}_4\)) : 180 g/mol.
Le nombre de moles d’aspirine obtenues est :
\[ = \frac{180\, \text{g}}{180\, \text{g/mol}} = 1\, \text{mol} \]
Puisque la réaction théorique attend 1 mole d’aspirine pour 1 mole d’acide salicylique utilisée, la quantité théorique d’aspirine attendue est également de 1 mole, soit 180 g.
Le rendement de la réaction peut être calculé comme :
\[ = \frac{\text{Quantité réelle obtenue}}{\text{Quantité théorique attendue}} \times 100 \] \[ = \frac{180\, \text{g}}{180\, \text{g}} \times 100 = 100\% \]
Le rendement de cette réaction est de 100%, ce qui indique que la réaction a été très efficace, sans pertes ni produits secondaires non comptabilisés dans l’équation initiale.
Synthèse de l’aspirine
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