Synthèse du Bromoéthane

Synthèse du Bromoéthane

Comprendre la Synthèse du Bromoéthane

L’éthène, un alcène, réagit avec l’acide bromhydrique (HBr) pour former du bromoéthane selon la réaction suivante :

1. Équation chimique équilibrée

Commencez par écrire l’équation chimique équilibrée de la réaction.

2. Mécanisme réactionnel

a. Dessinez le mécanisme réactionnel de cette transformation, en identifiant le site électrophile et le site nucléophile.

b. Expliquez pourquoi l’éthène est capable de réagir avec l’acide bromhydrique.

c. Identifiez le type de réaction (ex : addition, substitution, etc.) et justifiez votre réponse.

3. Calcul stœchiométrique

Si 2,5 moles d’éthène sont introduites dans un réacteur avec un excès de HBr, calculez :

a. La masse de bromoéthane produite, en supposant que la réaction est complète. (Masse molaire : C = 12,01 g/mol, H = 1,008 g/mol, Br = 79,90 g/mol)

b. Le volume de HBr gaz nécessaire à la réaction à 25°C et 1 atm, en supposant un rendement de 100%. Utilisez l’équation des gaz parfaits où R = \(0,0821 \, \text{L}\cdot\text{atm/K}\cdot\text{mol}\).

4. Considérations sur la sécurité et l’environnement

a. Quelles précautions devraient être prises lors de la manipulation de l’acide bromhydrique et du bromoéthane ?

b. Discutez des implications environnementales de la production de bromoéthane et comment celles-ci pourraient être atténuées.

Correction : Synthèse du Bromoéthane

1. Équation chimique équilibrée

L’équation chimique de la réaction entre l’éthène et l’acide bromhydrique pour former du bromoéthane est déjà donnée et équilibrée :

C2H4(g) + HBr(g) C2H5Br(l)

Cette équation montre que les réactifs et le produit sont dans un rapport molaire de 1:1, ce qui est crucial pour les calculs stœchiométriques suivants.

2. Mécanisme réactionnel

a. Mécanisme réactionnel

Le mécanisme réactionnel implique l’attaque du nucléophile C2H4 (l’éthène) par l’électrophile HBr.

L’éthène agit comme un nucléophile car il possède une double liaison riche en électrons qui peut former un nouveau lien en acceptant un proton (H\(^+\)) de HBr.

L’atome de Br devient un ion bromure (Br\(^-\)), qui attaque ensuite le carbocation intermédiaire pour former le bromoéthane.

Synthèse du Bromoéthane

b. Capacité de réaction de l’éthène

L’éthène est capable de réagir avec l’acide bromhydrique parce qu’il a une double liaison qui peut agir comme un site donneur d’électrons, rendant la molécule riche en électrons et capable d’interagir avec l’électrophile HBr.

c. Type de réaction

Il s’agit d’une réaction d’addition, car deux réactifs se combinent pour former un seul produit, et il y a addition d’un atome de H et d’un atome de Br à travers la double liaison de l’éthène.

3. Calcul stœchiométrique

a. Masse de bromoéthane produite

La masse molaire du bromoéthane (C2H5Br) est calculée comme suit :

\[ M = 2(12,01) + 5(1,008) + 79,90 \] \[ M = 24,02 + 5,04 + 79,90 \] \[ M = 108,96 \, \text{g/mol} \]

Pour 2,5 moles d’éthène, la masse de bromoéthane produite est :

\[ \text{Masse} = 2,5 \, \text{moles} \times 108,96 \, \text{g/mol} \] \[ \text{Masse} = 272,4 \, \text{g} \]

b. Volume de HBr gaz nécessaire

La réaction est dans un rapport molaire de 1:1, donc 2,5 moles de HBr sont nécessaires. Utilisant l’équation des gaz parfaits \(PV = nRT\) pour calculer le volume à 25°C (298K) :

\[ V = \frac{nRT}{P} \] \[ V = \frac{2,5 \times 0,0821 \times 298}{1} \] \[ V = 61,575 \, \text{L} \]

Le volume de HBr gaz nécessaire est donc de 61,575 litres.

4. Considérations sur la sécurité et l’environnement

a. Précautions de sécurité

L’acide bromhydrique est corrosif et le bromoéthane est un liquide volatile qui peut être nocif s’il est inhalé, ingéré, ou en contact avec la peau.

Des équipements de protection individuelle comme des gants, des lunettes de protection, et une utilisation sous hotte aspirante sont recommandés.

b. Implications environnementales

La production de bromoéthane peut libérer des composés volatils nocifs et contribuer à la pollution de l’air.

L’utilisation de solvants et de réactifs moins nocifs, ainsi que le recyclage des déchets chimiques, peuvent atténuer ces impacts.

Synthèse du Bromoéthane

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