Calculateur de Rendement en Pourcentage - Mesurer l'Efficacité des Réactions Chimiques

Qu’est-ce qu’un calculateur de rendement en pourcentage ?

Un calculateur de rendement en pourcentage compare le rendement réel d’une réaction chimique à son rendement théorique et exprime le résultat en pourcentage. Le rendement en pourcentage indique quelle quantité de produit la réaction a effectivement formée par rapport à la quantité maximale prévue par la stœchiométrie.

Formule du rendement en pourcentage

Le rendement en pourcentage est égal au rendement réel divisé par le rendement théorique, multiplié par 100 :

$\text{Rendement en pourcentage} = \frac{\text{Rendement réel}}{\text{Rendement théorique}} \times 100\%$

• Le rendement réel est la masse de produit recueillie après la réaction et la purification, généralement mesurée en grammes.
• Le rendement théorique est la masse maximale de produit qu’une réaction peut former, calculée à partir de l’équation équilibrée et du réactif limitant (le réactif qui est consommé en premier).

Le calculateur de cette page met à jour le résultat dès que les deux valeurs sont saisies. Il n’y a aucun bouton à actionner.

Comment calculer le rendement en pourcentage

1. Équilibrer l’équation chimique de la réaction.
2. Identifier le réactif limitant.
3. Utiliser la stœchiométrie pour calculer le rendement théorique à partir du réactif limitant.
4. Peser le produit séché et purifié pour déterminer le rendement réel.
5. Diviser le rendement réel par le rendement théorique et multiplier par 100.

Exemples de calcul

Exemple 1 : synthèse de l’aspirine

Un étudiant qui synthétise de l’aspirine calcule un rendement théorique de 5,42 g. Après purification, il recueille 4,65 g de produit séché.

Rendement en pourcentage = (4,65 / 5,42) × 100 = 85,79 %

Exemple 2 : production d’ammoniac

Une usine utilisant le procédé Haber dispose de suffisamment d’azote et d’hydrogène pour obtenir un rendement théorique de 850 kg d’ammoniac. L’usine en produit effectivement 765 kg.

Rendement en pourcentage = (765 / 850) × 100 = 90,00 %

Exemple 3 : synthèse à faible rendement

Une synthèse en plusieurs étapes a un rendement théorique de 2,75 g. Après purification, seulement 0,82 g de produit pur est isolé.

Rendement en pourcentage = (0,82 / 2,75) × 100 = 29,82 %

Pourquoi le rendement en pourcentage est généralement inférieur à 100 %

Le rendement en pourcentage est presque toujours inférieur à 100 % en raison des pertes qui se produisent lors d’une réaction réelle :

• Certaines molécules de réactif ne réagissent pas complètement.
• Des réactions secondaires forment des sous-produits indésirables au lieu du produit recherché.
• Du produit est perdu lors de la filtration, de la recristallisation ou de son transfert d’un récipient à un autre.
• La balance utilisée pour peser le produit présente une faible marge d’erreur.
• Les réactions réversibles s’arrêtent avant que tous les réactifs ne soient transformés en produit.

Un rendement de 100 % signifierait que chaque molécule de réactif s’est transformée en produit pur sans aucune perte. Cela se produit rarement en dehors de réactions simples et bien optimisées.

Le rendement en pourcentage peut-il être supérieur à 100 % ?

Non. La masse de produit ne peut pas dépasser le maximum théorique. Un résultat supérieur à 100 % signifie presque toujours que l’échantillon pesé contient autre chose que le produit pur, comme du solvant résiduel, du réactif de départ n’ayant pas réagi ou de l’humidité absorbée dans l’air. Sécher davantage l’échantillon et le peser de nouveau ramène en général la valeur sous 100 %.

Valeurs nulles, négatives et non valides

• Si le rendement réel est de 0 g, le rendement en pourcentage est de 0 %.
• Le rendement théorique doit être supérieur à zéro. Le calculateur ne produit aucun résultat si le rendement théorique est nul ou négatif, car la division par zéro n’est pas définie.
• Le rendement réel ne peut pas être négatif. Une valeur négative est refusée et un message d’erreur s’affiche à la place du résultat.

Foire aux questions

Qu’est-ce que le rendement en pourcentage en chimie ?

Le rendement en pourcentage est le rapport entre le rendement réel et le rendement théorique, exprimé en pourcentage. Il indique quelle quantité du produit maximal possible la réaction a effectivement formée.

Quel est un bon rendement en pourcentage ?

Cela dépend de la réaction. Les réactions simples, en une seule étape, donnent en général de meilleurs rendements que les synthèses en plusieurs étapes, car une partie du produit est perdue à chaque étape.

Pourquoi mon rendement en pourcentage dépasse-t-il 100 % ?

Le produit n’est probablement pas pur. Les causes courantes sont du solvant résiduel, du réactif de départ n’ayant pas réagi ou de l’humidité absorbée dans l’air. Un produit pur ne peut pas avoir un rendement en pourcentage supérieur à 100 %.

Quelle est la différence entre le rendement réel et le rendement théorique ?

Le rendement réel est la quantité de produit mesurée après la réaction et la purification. Le rendement théorique est la quantité maximale prévue par l’équation équilibrée, en supposant que chaque réactif se transforme en produit sans aucune perte.

Comment le rendement théorique est-il calculé ?

Le rendement théorique se déduit de l’équation chimique équilibrée. La masse du réactif limitant est convertie en moles, puis en moles de produit à l’aide du rapport molaire de l’équation, puis en grammes à l’aide de la masse molaire du produit.

Quelle est la différence entre le rendement en pourcentage et l’économie d’atomes ?

Le rendement en pourcentage compare la masse réelle de produit obtenue lors d’une expérience au maximum théorique de cette expérience. L’économie d’atomes compare la masse du produit voulu à la masse totale de tous les réactifs de l’équation équilibrée. La maximiser est l’un des 12 principes de la chimie verte. L’économie d’atomes mesure l’efficacité de la réaction elle-même, indépendamment des pertes lors de la manipulation et de la purification.

Références

1. OpenStax (Rice University). Chemistry 2e, 4.4 Reaction Yields. Chimie, 2e éd., section 4.4 — définitions des rendements théorique, réel et en pourcentage ; formule du rendement en pourcentage ; définition de l’économie d’atomes.
2. National Institute of Standards and Technology. NIST Guide to the SI, Chapter 8: Comments on Some Quantities and Their Units. NIST SP 811, chapitre 8 — masse molaire M = m/n et quantité de matière à partir de la masse.
3. U.S. Environmental Protection Agency. Basics of Green Chemistry. Notions de base sur la chimie verte (EPA) — principe 2, maximiser l’économie d’atomes.