Synthèse du Polystyrène
Comprendre la Synthèse du Polystyrène
La synthèse du polystyrène se fait par polymérisation radicalaire du styrène (C₈H₈). Dans cet exercice, nous allons calculer le rendement de la réaction, la quantité de monomère nécessaire, et la masse de polymère obtenue à partir d’une quantité donnée de monomère.
Données:
- Masse molaire du styrène (C₈H₈): 104 g/mol
- La réaction de polymérisation est initiée avec 0.50% en masse de AIBN (Azobisisobutyronitrile, C₈H₁₂N₄) par rapport au styrène, pour générer les radicaux libres nécessaires à la polymérisation.
- Masse molaire de l’AIBN: 164 g/mol
- Vous disposez de 200 g de styrène pour réaliser cette synthèse.
- Rendement de la polymérisation: 80%
Questions:
1. Calcul de l’Initiateur Nécessaire: Calculez la quantité d’AIBN nécessaire pour initier la polymérisation du styrène.
2. Calcul de la Masse de Polystyrène Formée: En supposant un rendement de 80%, calculez la masse de polystyrène formée à partir de 200 g de styrène.
3. Interprétation du Rendement: Discutez de l’impact du rendement sur la quantité de produit formé et sur l’efficacité de la réaction. Comment pourrait-on potentiellement améliorer le rendement de cette réaction ?
Correction : Synthèse du Polystyrène
1. Calcul de l’Initiateur Nécessaire
Pour initier la polymérisation du styrène, nous utilisons de l’AIBN (Azobisisobutyronitrile) comme initiateur. La quantité nécessaire d’AIBN est déterminée par le pourcentage en masse par rapport au styrène.
- Masse de styrène donnée: 200 g
- Pourcentage en masse d’AIBN nécessaire: 0,5% (0,005 en termes décimaux)
La masse d’AIBN nécessaire est calculée comme suit:
Masse d’AIBN nécessaire:
= Masse de styrène × Pourcentage en masse d’AIBN
En substituant les valeurs:
\[ = 200 \, \text{g} \times 0,005 = 1 \, \text{g} \]
2. Calcul de la Masse de Polystyrène Formée
Le rendement de la réaction nous indique quelle proportion du styrène réagit pour former du polystyrène. Dans cet exercice, le rendement est de 80%.
- Rendement de la réaction: 80% (0,8 en termes décimaux)
La masse de polystyrène formée est calculée en multipliant la masse de styrène par le rendement de la réaction:
Masse de polystyrène formée:
= Masse de styrène × Rendement de la réaction
En substituant les valeurs:
\[ = 200 \, \text{g} \times 0,8 = 160 \, \text{g} \]
3. Interprétation du Rendement
Le rendement de 80% signifie que seulement 80% du styrène initial a été converti en polystyrène.
Cette efficacité peut être influencée par divers facteurs tels que la pureté des réactifs, les conditions de réaction, ou la présence d’inhibiteurs.
Améliorer le rendement pourrait impliquer l’optimisation de ces paramètres. Par exemple, ajuster la température ou la pression de réaction, utiliser des réactifs plus purs, ou optimiser la concentration de l’initiateur pourrait aider à augmenter le rendement.
Conclusion
Dans cet exercice, nous avons calculé que pour initier la polymérisation de 200 g de styrène avec un rendement de 80%, il faut 1 g d’AIBN.
Ce processus résulte en la formation de 160 g de polystyrène. La discussion sur le rendement souligne l’importance de l’optimisation des conditions de réaction pour maximiser la production de polystyrène.
Synthèse du Polystyrène
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