Hydrolyse des Triglycérides

Exercice : Hydrolyse des Triglycérides

Hydrolyse des Triglycérides

Contexte : La saponificationRéaction d'hydrolyse d'un ester en milieu basique, qui produit un ion carboxylate (savon) et un alcool., une réaction clé en chimie organique.

Les triglycérides sont des triesters du glycérol et d'acides gras. Ils constituent la principale forme de réserve énergétique chez les animaux et sont les composants majeurs des huiles végétales et des graisses animales. Leur hydrolyse en milieu basique, appelée saponification, est le procédé historique de fabrication des savons. Cet exercice se concentre sur la stœchiométrie de cette réaction, un aspect fondamental pour optimiser la production en laboratoire ou dans l'industrie.

Remarque Pédagogique : Cet exercice vous permettra de maîtriser les calculs stœchiométriques appliqués à une réaction organique concrète. Vous apprendrez à identifier le réactif limitant et à calculer un rendement théorique, des compétences essentielles en chimie de synthèse.


Objectifs Pédagogiques

  • Écrire et équilibrer l'équation de la saponification d'un triglycéride.
  • Calculer les quantités de matière et déterminer le réactif limitant.
  • Calculer la masse de savon (carboxylate de sodium) produite.
  • Déterminer la masse de réactif en excès restante en fin de réaction.

Données de l'étude

On souhaite synthétiser du savon (stéarate de sodium) à partir de la tristéarine, un triglycéride saturé présent en grande quantité dans les graisses animales. Pour ce faire, on fait réagir une masse de tristéarine avec de l'hydroxyde de sodium (soude) en solution aqueuse.

Fiche Technique
Caractéristique Valeur
Composé étudié Tristéarine
Formule brute C₅₇H₁₁₀O₆
Réactif basique Hydroxyde de sodium (NaOH)
Molécule de Tristéarine (C₅₇H₁₁₀O₆)
CH₂ CH CH₂ O C O (CH₂)₁₄-CH₃ O C O (CH₂)₁₄-CH₃ O C O (CH₂)₁₄-CH₃
Nom du Paramètre Description ou Symbole Valeur Unité
Masse de tristéarine \(m_{\text{tristéarine}}\) 100.0 g
Masse de soude \(m_{\text{NaOH}}\) 20.0 g
Masse molaire tristéarine \(M_{\text{C₅₇H₁₁₀O₆}}\) 891.48 g/mol
Masse molaire soude \(M_{\text{NaOH}}\) 40.00 g/mol
Masse molaire savon \(M_{\text{C₁₈H₃₅NaO₂}}\) 306.46 g/mol

Questions à traiter

  1. Écrire l'équation bilan équilibrée de la réaction de saponification de la tristéarine par la soude.
  2. Calculer les quantités de matière initiales (en moles) de tristéarine et d'hydroxyde de sodium.
  3. Identifier le réactif limitant en justifiant par un calcul.
  4. En déduire la masse maximale de stéarate de sodium (savon) que l'on peut obtenir.
  5. Calculer la masse du réactif en excès qui reste à la fin de la réaction.

Les bases sur la Saponification

La saponification est une réaction fondamentale en chimie organique. Elle consiste en l'hydrolyse (coupure par une molécule d'eau, ici catalysée par une base forte) d'un ester. Dans le cas des triglycérides, trois fonctions ester sont hydrolysées, ce qui nécessite trois équivalents de base forte.

1. La fonction ester et l'hydrolyse basique
L'attaque nucléophile de l'ion hydroxyde (OH⁻) sur le carbone électrophile du groupe carbonyle de l'ester initie la réaction. Le mécanisme conduit à la rupture de la liaison ester et à la formation d'un ion carboxylate (la base conjuguée de l'acide carboxylique) et d'un alcool. \[ \text{R-COO-R'} + \text{OH}^- \longrightarrow \text{R-COO}^- + \text{R'-OH} \]

2. Stœchiométrie et réactif limitant
Pour déterminer l'issue d'une réaction, il faut comparer les quantités de matière initiales des réactifs en tenant compte des coefficients stœchiométriques de l'équation bilan. Le réactif limitant est celui qui est entièrement consommé en premier et qui dicte la quantité maximale de produit qui peut être formée. On le trouve en comparant les rapports \(\frac{n_{\text{initial}}}{\text{coeff.}}\). Le plus petit rapport désigne le réactif limitant.


Correction : Hydrolyse des Triglycérides

Question 1 : Écrire l'équation bilan équilibrée de la réaction

Principe

La saponification d'un triglycéride est la réaction d'hydrolyse basique de ses trois fonctions ester. Elle requiert donc trois équivalents de base forte pour libérer le squelette de glycérol et former trois équivalents de savon (ion carboxylate).

Mini-Cours

La réaction procède par un mécanisme d'addition-élimination nucléophile. L'ion hydroxyde (OH⁻), un bon nucléophile, attaque le carbone du carbonyle (C=O) de l'ester, qui est électrophile. Un intermédiaire tétraédrique se forme puis se réarrange en expulsant l'ion alcoolate (ici, le glycérolate), qui est une base plus faible. L'acide carboxylique ainsi formé est immédiatement déprotoné par le milieu basique, ce qui rend la réaction totale.

Remarque Pédagogique

Pour équilibrer une équation de saponification, la première étape est de reconnaître la structure : un glycérol et trois chaînes d'acides gras. Assurez-vous que le nombre d'atomes de chaque élément est le même des deux côtés de la flèche. La conservation de la matière est un principe fondamental.

Normes

L'écriture des équations chimiques suit les conventions de l'Union Internationale de Chimie Pure et Appliquée (UICPA). Celles-ci imposent que les équations soient équilibrées en termes de masse et de charge, garantissant la validité universelle de la représentation de la réaction.

Formule(s)

Forme générale de la saponification d'un triglycéride

\[ \text{Triglycéride} + 3 \text{ Base Forte} \longrightarrow \text{Glycérol} + 3 \text{ Savon} \]
Hypothèses

Pour cet exercice, nous posons les hypothèses suivantes :

  • La réaction est totale ; elle se poursuit jusqu'à l'épuisement complet du réactif limitant.
  • Les réactifs sont purs et les masses molaires fournies sont exactes.
  • Il n'y a pas de réactions secondaires parasites.
Donnée(s)
ComposéFormule Brute
TristéarineC₅₇H₁₁₀O₆
Hydroxyde de sodiumNaOH
Stéarate de sodium (Savon)C₁₈H₃₅NaO₂
GlycérolC₃H₈O₃
Astuces

Le nom "tristéarine" vous indique qu'il y a trois chaînes "stéarate". Si vous connaissez la formule de l'acide stéarique (C₁₇H₃₅COOH), vous pouvez facilement en déduire la formule du savon (C₁₇H₃₅COONa) et du triglycéride.

Schéma (Avant les calculs)

Visualisation des réactifs avant la transformation chimique.

Réactifs de la Saponification
1 Molécule de TristéarineC₅₇H₁₁₀O₆+3 Molécules de Soude3 NaOH
Calcul(s)

L'équilibrage se fait en appliquant le principe de conservation de la matière. La tristéarine libère une unité de glycérol et trois unités de stéarate. Chaque unité de stéarate est issue d'une fonction ester qui requiert une molécule de NaOH. Il faut donc 3 NaOH pour 1 tristéarine, ce qui produira 3 stéarates de sodium et 1 glycérol.

Schéma (Après les calculs)

Visualisation des produits après la transformation chimique.

Produits de la Saponification
3 Molécules de Savon3 C₁₈H₃₅NaO₂+1 Molécule de GlycérolC₃H₈O₃
Réflexions

L'équation équilibrée est la feuille de route de la réaction. Elle nous indique que les réactifs ne sont pas consommés dans des proportions égales (1 pour 3), ce qui est crucial pour la suite des calculs.

Points de vigilance

L'erreur la plus commune est d'oublier le coefficient stœchiométrique 3 pour la soude et le savon. Cette erreur invalidera tous les calculs ultérieurs. Prenez l'habitude de toujours vérifier vos coefficients avant de continuer.

Points à retenir

Le point fondamental est le rapport molaire 1:3 entre le triglycéride et la base forte. C'est la pierre angulaire de la stœchiométrie de la saponification.

Le saviez-vous ?

Le mot "saponification" vient du latin "sapo" qui signifie savon. Les premiers savons connus ont été produits en Mésopotamie il y a près de 5000 ans en faisant bouillir des graisses animales avec des cendres de bois, qui contiennent de la potasse (KOH), une base forte.

FAQ

Pourquoi faut-il une base forte ?

L'hydrolyse des esters peut se faire en milieu acide ou basique, mais elle est beaucoup plus efficace et surtout totale (irréversible) en milieu basique, car l'ion carboxylate formé est stabilisé par résonance et ne réagit pas avec l'alcool pour reformer l'ester.

Résultat Final
L'équation bilan équilibrée de la réaction est :
\(C_{57}H_{110}O_6 + 3 \text{ NaOH} \longrightarrow C_3H_8O_3 + 3 \text{ C}_{18}H_{35}NaO_2\)
A vous de jouer

Équilibrez la saponification de la trilaurine (\(C_{39}H_{74}O_6\)) par la potasse (KOH).

Question 2 : Calculer les quantités de matière initiales

Principe

La quantité de matière (ou nombre de moles, symbole 'n') est une unité fondamentale en chimie qui représente un nombre défini de particules (atomes, molécules). Elle lie la masse macroscopique d'un échantillon (mesurable en grammes) aux propriétés microscopiques de ses constituants via la masse molaire.

Mini-Cours

La mole est l'unité de quantité de matière du Système International. Une mole contient environ \(6,022 \times 10^{23}\) entités (c'est le nombre d'Avogadro, \(N_A\)). La masse molaire (M) d'un composé est la masse d'une mole de ce composé, exprimée en g/mol. Elle se calcule en additionnant les masses molaires atomiques de tous les atomes de la formule brute.

Remarque Pédagogique

En chimie expérimentale, on mesure des masses, mais les réactions se produisent selon des rapports de molécules (donc de moles). La conversion masse → moles est donc l'étape initiale et indispensable de presque tous les problèmes de stœchiométrie.

Formule(s)

Relation entre masse, quantité de matière et masse molaire

\[ n \text{ (mol)} = \frac{m \text{ (g)}}{M \text{ (g/mol)}} \]
Hypothèses

On suppose que les masses pesées sont exactes et que les réactifs sont purs à 100%.

Donnée(s)
ParamètreSymboleValeurUnité
Masse de tristéarine\(m_{\text{tristéarine}}\)100.0g
Masse de soude\(m_{\text{NaOH}}\)20.0g
Masse molaire tristéarine\(M_{\text{tristéarine}}\)891.48g/mol
Masse molaire soude\(M_{\text{NaOH}}\)40.00g/mol
Astuces

La masse molaire de la soude (NaOH) est facile à retenir ou à calculer rapidement : Na (≈23) + O (≈16) + H (≈1) = 40 g/mol. C'est un repère utile.

Schéma (Avant les calculs)

Visualisation des masses initiales des réactifs.

Masses initiales des réactifs
Tristéarine100.0 gSoude20.0 g
Calcul(s)

Calcul de la quantité de matière de tristéarine

\[ \begin{aligned} n_{\text{tristéarine}} &= \frac{m_{\text{tristéarine}}}{M_{\text{tristéarine}}} \\ &= \frac{100.0 \text{ g}}{891.48 \text{ g/mol}} \\ &= 0.11217 \text{ mol} \end{aligned} \]

Calcul de la quantité de matière de soude

\[ \begin{aligned} n_{\text{NaOH}} &= \frac{m_{\text{NaOH}}}{M_{\text{NaOH}}} \\ &= \frac{20.0 \text{ g}}{40.00 \text{ g/mol}} \\ &= 0.500 \text{ mol} \end{aligned} \]
Schéma (Après les calculs)

Visualisation des quantités de matière calculées.

Quantités de matière initiales
Tristéarine0.112 molSoude0.500 mol
Réflexions

Les résultats nous donnent les quantités réelles de molécules disponibles pour la réaction. On remarque qu'il y a plus de moles de soude que de tristéarine, mais cela ne suffit pas pour déterminer le réactif limitant, car il faut tenir compte des coefficients de la réaction.

Points de vigilance

Veillez à utiliser les bonnes unités (grammes pour la masse, g/mol pour la masse molaire). Une erreur d'unité est une source fréquente d'échec dans les calculs.

Points à retenir

La maîtrise de la formule \(n = m/M\) est non négociable. C'est la porte d'entrée vers la résolution de tout problème de chimie quantitative.

Le saviez-vous ?

Le concept de mole a été introduit au début du 20ème siècle par le chimiste Wilhelm Ostwald. Il a permis d'unifier la chimie en reliant le monde microscopique des atomes au monde macroscopique des balances de laboratoire.

FAQ

Pourquoi ne pas garder les masses pour les calculs ?

Les réactions chimiques se produisent selon des rapports de nombres de molécules, pas de masses. Deux molécules de masses très différentes peuvent avoir le même "poids" stœchiométrique si leurs coefficients sont identiques. La mole est l'unité qui permet de compter les molécules.

Résultat Final
Les quantités initiales sont de \(0.112 \text{ mol}\) de tristéarine et \(0.500 \text{ mol}\) de NaOH.
A vous de jouer

Calculez la quantité de matière (en moles) dans 10 g de glycérol (\(M = 92.09 \text{ g/mol}\)).

Question 3 : Identifier le réactif limitant

Principe

Le réactif limitant est celui qui s'épuise en premier. Il "limite" la quantité de produits qui peuvent être formés. Pour le trouver, on compare les quantités de matière initiales des réactifs, pondérées par leurs coefficients stœchiométriques respectifs.

Mini-Cours

L'avancement d'une réaction, noté \(x\), mesure sa progression. À l'état final, si la réaction est totale, l'avancement est maximal (\(x_{\text{max}}\)). La valeur de \(x_{\text{max}}\) est déterminée par le réactif limitant. Pour un réactif A de quantité initiale \(n_A\) et de coefficient \(c_A\), la réaction s'arrête quand \(n_A - c_A x_{\text{max}} = 0\), soit \(x_{\text{max}} = n_A / c_A\). On calcule ce rapport pour tous les réactifs ; le plus petit détermine le \(x_{\text{max}}\) réel et identifie le réactif limitant.

Remarque Pédagogique

Imaginez que vous faites des sandwichs (1 tranche de jambon pour 2 tranches de pain). Même si vous avez beaucoup de pain, c'est le nombre de tranches de jambon qui limitera le nombre final de sandwichs. C'est la même logique pour le réactif limitant.

Normes

Le concept de réactif limitant est une application directe de la Loi des Proportions Définies de Proust, un pilier de la chimie moderne qui stipule que les éléments se combinent dans des rapports de masse fixes et constants pour former un composé donné.

Formule(s)

Détermination de l'avancement maximal

\[ x_{\text{max}} = \min \left( \frac{n_{\text{réactif 1}}}{c_1}, \frac{n_{\text{réactif 2}}}{c_2}, ... \right) \]
Hypothèses

La réaction se déroule conformément à la stœchiométrie établie dans la question 1. Les quantités de matière calculées en question 2 sont exactes.

Donnée(s)
ParamètreSymboleValeurUnité
Quantité de tristéarine\(n_{\text{tristéarine}}\)0.11217mol
Quantité de soude\(n_{\text{NaOH}}\)0.500mol
Coefficient tristéarine\(c_{\text{tristéarine}}\)1-
Coefficient soude\(c_{\text{NaOH}}\)3-
Astuces

Pour savoir rapidement quel réactif est limitant, vous pouvez calculer la quantité de soude NÉCESSAIRE pour réagir avec toute la tristéarine : \(n_{\text{NaOH, nec}} = 3 \times n_{\text{tristéarine}} = 3 \times 0.112 = 0.336\) mol. Comme vous AVEZ 0.500 mol (plus que nécessaire), la soude est en excès et la tristéarine est limitante.

Schéma (Avant les calculs)

Visualisation de la comparaison des rapports stœchiométriques.

Comparaison des potentiels de réaction
Tristéarinen / 1 = 0.112Soude (NaOH)n / 3 = 0.167<La tristéarine s'épuisera en premier.⇒ RÉACTIF LIMITANT
Calcul(s)

Rapport pour la tristéarine

\[ \begin{aligned} \frac{n_{\text{tristéarine}}}{1} &= \frac{0.11217}{1} \\ &= 0.11217 \end{aligned} \]

Rapport pour la soude

\[ \begin{aligned} \frac{n_{\text{NaOH}}}{3} &= \frac{0.500}{3} \\ &= 0.1667 \end{aligned} \]
Schéma (Après les calculs)

État final des réactifs.

Quantités finales des réactifs
Tristéarine0 molSoude (NaOH)0.163 mol restant
Réflexions

Le rapport obtenu pour la tristéarine (0.11217) est inférieur à celui obtenu pour la soude (0.1667). Cela signifie que l'avancement maximal de la réaction (\(x_{\text{max}}\)) sera de 0.11217 mol, et il sera atteint lorsque toute la tristéarine aura été consommée.

Points de vigilance

Ne comparez jamais les quantités de matière brutes (\(n\)) pour trouver le réactif limitant ! Il est impératif de les diviser par leur coefficient stœchiométrique. Oublier cette étape est une erreur conceptuelle majeure.

Points à retenir

La méthode de comparaison des rapports \(n/c\) est la technique universelle et la plus sûre pour déterminer sans erreur le réactif limitant d'une réaction.

Le saviez-vous ?

Dans la synthèse de médicaments (pharmaceutique), un des réactifs est souvent beaucoup plus complexe et cher à produire que les autres. On s'arrange alors presque toujours pour que ce réactif de grande valeur soit le limitant, afin de le consommer entièrement et de ne rien gaspiller.

FAQ

Que se passe-t-il si les deux rapports sont égaux ?

Si les deux rapports sont égaux, cela signifie que les réactifs ont été introduits dans les proportions stœchiométriques. Dans ce cas, il n'y a pas de réactif limitant (ou on peut considérer que les deux le sont) et tous les réactifs seront entièrement consommés à la fin de la réaction.

Résultat Final
La tristéarine est le réactif limitant.
A vous de jouer

Si l'on mélange 0.2 mol de tristéarine et 0.5 mol de NaOH, quel est le réactif limitant ? (Répondez 'tristearine' ou 'soude')

Question 4 : Calculer la masse de savon produite

Principe

La quantité de produit formé est directement proportionnelle à la quantité de réactif limitant consommé, selon les rapports stœchiométriques de l'équation bilan. Une fois la quantité de matière de produit calculée, on la convertit en masse.

Mini-Cours

La quantité de produit C (\(n_C\)) formée par une réaction est liée à l'avancement maximal (\(x_{\text{max}}\)) et à son coefficient stœchiométrique (\(c_C\)) par la relation : \(n_C = c_C \times x_{\text{max}}\). Comme nous avons vu que \(x_{\text{max}}\) est égal au rapport (\(n_{\text{limitant}}/c_{\text{limitant}}\)), on peut calculer la quantité de n'importe quel produit.

Remarque Pédagogique

C'est ici que l'identification correcte du réactif limitant prend tout son sens. Toute la suite du raisonnement dépend de cette étape. Si vous vous êtes trompé de réactif limitant, tous vos calculs de production seront faux.

Normes

Les Bonnes Pratiques de Fabrication (BPF) dans l'industrie chimique exigent un calcul précis du rendement théorique. Ce chiffre sert de référence pour évaluer l'efficacité, la rentabilité et la reproductibilité d'un procédé de fabrication.

Formule(s)

Calcul de la quantité de produit

\[ n_{\text{produit}} = c_{\text{produit}} \times x_{\text{max}} \]

Conversion en masse du produit

\[ m_{\text{produit}} = n_{\text{produit}} \times M_{\text{produit}} \]
Hypothèses

On maintient l'hypothèse d'une réaction totale, ce qui signifie que 100% du réactif limitant est converti en produits.

Donnée(s)
ParamètreSymboleValeurUnité
Avancement maximal\(x_{\text{max}}\)0.11217mol
Coefficient du savon\(c_{\text{savon}}\)3-
Masse molaire du savon\(M_{\text{savon}}\)306.46g/mol
Astuces

Pour éviter des calculs intermédiaires, vous pouvez combiner les formules : \(m_{\text{savon}} = c_{\text{savon}} \times \frac{n_{\text{limitant}}}{c_{\text{limitant}}} \times M_{\text{savon}}\). Ici : \(m_{\text{savon}} = 3 \times \frac{0.11217}{1} \times 306.46\).

Schéma (Avant les calculs)

Relation stœchiométrique entre le réactif limitant et le produit.

Rapport Molaire Limitant → Produit
1 Tristéarine3 Savons Produit
Calcul(s)

Étape 1 : Quantité de matière de savon formée

\[ \begin{aligned} n_{\text{savon}} &= 3 \times x_{\text{max}} \\ &= 3 \times 0.11217 \text{ mol} \\ &= 0.3365 \text{ mol} \end{aligned} \]

Étape 2 : Masse de savon correspondante

\[ \begin{aligned} m_{\text{savon}} &= n_{\text{savon}} \times M_{\text{savon}} \\ &= 0.3365 \text{ mol} \times 306.46 \text{ g/mol} \\ &= 103.13 \text{ g} \end{aligned} \]
Schéma (Après les calculs)

On peut représenter le bilan de masse global pour vérifier la loi de Lavoisier (conservation de la masse).

Bilan de Masse de la Réaction
Masse des réactifs consommésMasse des produits formés100g Tristéarine+ 13.46g NaOH= 113.46g 103.13g Savon+ 10.33g Glycérol= 113.46g
Réflexions

Ce résultat représente le rendement théorique, c'est-à-dire la masse maximale de produit que l'on peut espérer obtenir si la réaction est parfaite. En pratique, le rendement réel est souvent inférieur en raison de réactions incomplètes ou de pertes lors de la purification. On a également pu vérifier la conservation de la masse.

Points de vigilance

Assurez-vous d'utiliser le bon coefficient stœchiométrique (celui du produit, ici 3) et la bonne masse molaire (celle du savon, C₁₈H₃₅NaO₂). Ne confondez pas avec les données des réactifs.

Points à retenir

La quantité de produit est toujours dictée par le réactif limitant. La séquence de calcul est toujours : \(n_{\text{limitant}} \Rightarrow x_{\text{max}} \Rightarrow n_{\text{produit}} \Rightarrow m_{\text{produit}}\).

Le saviez-vous ?

Le "relargage" est une technique utilisée dans la fabrication du savon. Après la réaction, on ajoute une grande quantité de sel (NaCl) à la solution. Le savon, étant peu soluble dans l'eau salée, précipite et peut être facilement séparé du glycérol et de l'excès de soude, qui restent en solution.

FAQ

Comment calcule-t-on un rendement expérimental ?

Le rendement (\(\eta\)) est le rapport entre la masse de produit obtenue expérimentalement (\(m_{\text{exp}}\)) et la masse théorique calculée (\(m_{\text{th}}\)). Il est généralement exprimé en pourcentage : \(\eta (\%) = \frac{m_{\text{exp}}}{m_{\text{th}}} \times 100\).

Résultat Final
La masse maximale de stéarate de sodium que l'on peut obtenir est de 103.1 g.
A vous de jouer

Quelle masse de glycérol (\(M=92.09 \text{ g/mol}\)) est produite en même temps ?

Question 5 : Masse de réactif en excès restante

Principe

Le réactif en excès n'est pas entièrement consommé. Pour trouver la quantité restante, on soustrait la quantité qui a réagi (calculée à partir du réactif limitant) de la quantité initiale.

Mini-Cours

Pour un réactif en excès B, sa quantité restante \(n_{B,\text{restant}}\) est donnée par : \(n_{B,\text{restant}} = n_{B,\text{initial}} - c_B \times x_{\text{max}}\). Cette formule est l'application directe du tableau d'avancement pour un réactif qui n'est pas limitant.

Remarque Pédagogique

Utiliser un excès d'un réactif peu coûteux (comme la soude ici) est une stratégie courante en synthèse pour s'assurer que le réactif plus précieux (la tristéarine) est complètement transformé, maximisant ainsi le rendement par rapport à ce dernier.

Normes

Dans les procédés industriels, le contrôle de la quantité de réactif en excès est crucial. Un excès trop faible peut entraîner une réaction incomplète, tandis qu'un excès trop important augmente les coûts (matière première, traitement des effluents) et peut compliquer la purification du produit final.

Formule(s)

Quantité de réactif en excès consommée

\[ n_{\text{réagi}} = c_{\text{excès}} \times x_{\text{max}} \]

Quantité de réactif en excès restante

\[ n_{\text{restant}} = n_{\text{initial}} - n_{\text{réagi}} \]

Masse de réactif en excès restante

\[ m_{\text{restant}} = n_{\text{restant}} \times M_{\text{excès}} \]
Hypothèses

Les hypothèses de réaction totale et de pureté des réactifs sont maintenues.

Donnée(s)
ParamètreSymboleValeurUnité
Quantité initiale de soude\(n_{\text{NaOH, initial}}\)0.500mol
Avancement maximal\(x_{\text{max}}\)0.11217mol
Coefficient de la soude\(c_{\text{NaOH}}\)3-
Masse molaire de la soude\(M_{\text{NaOH}}\)40.00g/mol
Astuces

Vous pouvez vérifier votre travail en calculant la masse de soude qui a réagi (\(0.3365 \text{ mol} \times 40 \text{ g/mol} = 13.46 \text{ g}\)) et en la soustrayant de la masse initiale (\(20 \text{ g} - 13.46 \text{ g} = 6.54 \text{ g}\)). Cela permet de rester avec des masses, ce qui est parfois plus intuitif.

Schéma (Avant les calculs)

Visualisation de la consommation du réactif en excès.

Bilan pour le réactif en excès (NaOH)
Quantité initiale (0.500 mol)Quantité qui a réagi (0.337 mol)Quantité restante (0.163 mol)Excès
Calcul(s)

Étape 1 : Quantité de soude (NaOH) qui a réagi

\[ \begin{aligned} n_{\text{NaOH, réagi}} &= 3 \times x_{\text{max}} \\ &= 3 \times 0.11217 \text{ mol} \\ &= 0.3365 \text{ mol} \end{aligned} \]

Étape 2 : Quantité de soude restante

\[ \begin{aligned} n_{\text{NaOH, restant}} &= n_{\text{NaOH, initial}} - n_{\text{NaOH, réagi}} \\ &= 0.500 \text{ mol} - 0.3365 \text{ mol} \\ &= 0.1635 \text{ mol} \end{aligned} \]

Étape 3 : Masse de soude restante

\[ \begin{aligned} m_{\text{NaOH, restant}} &= n_{\text{NaOH, restant}} \times M_{\text{NaOH}} \\ &= 0.1635 \text{ mol} \times 40.00 \text{ g/mol} \\ &= 6.54 \text{ g} \end{aligned} \]
Schéma (Après les calculs)

Composition du milieu réactionnel à la fin de la réaction.

État Final du Milieu Réactionnel
Produits + Excès103.1 g de Savon10.3 g de Glycérol6.54 g de NaOH (restant)(+ solvant, etc.)
Réflexions

Il reste 6.54 g de soude. En pratique, cet excès de base garantit que tout le triglycéride (souvent coûteux) réagit. Lors de la fabrication du savon, cet excès doit être soigneusement éliminé (par relargage) pour ne pas obtenir un savon trop basique et irritant pour la peau.

Points de vigilance

Une erreur fréquente est de mal calculer la quantité de réactif ayant réagi. Rappelez-vous qu'elle est toujours liée à \(x_{\text{max}}\) et au coefficient du réactif en excès, et non à la quantité initiale de l'autre réactif.

Points à retenir

Le calcul de la quantité restante d'un réactif en excès se fait toujours en trois temps : calcul de la quantité consommée (via \(x_{\text{max}}\)), soustraction de la quantité initiale, conversion en masse.

Le saviez-vous ?

Le pH d'un savon artisanal bien fait est généralement compris entre 9 et 10. Si l'excès de soude n'est pas correctement neutralisé ou éliminé, le pH peut être beaucoup plus élevé (11-12), ce qui est très agressif pour le film hydrolipidique de la peau.

FAQ

Que devient le réactif en excès ?

Dans un laboratoire ou une usine, le réactif en excès reste dans le milieu réactionnel à la fin de la réaction. Il doit être séparé du produit désiré lors des étapes de purification (extraction, distillation, cristallisation, etc.).

Résultat Final
Il reste 6.54 g d'hydroxyde de sodium en excès à la fin de la réaction.
A vous de jouer

S'il restait 0.1 mol de NaOH, quelle masse cela représenterait-il ?


Outil Interactif : Calculateur de Rendement de Saponification

Utilisez cet outil pour explorer comment les masses initiales des réactifs influencent la quantité de savon produite et pour identifier le réactif limitant dans différentes conditions.

Paramètres d'Entrée
100 g
20 g
Résultats Clés
Masse de Savon Théorique (g) -
Réactif Limitant -

Quiz Final : Testez vos connaissances

1. Quel est le rapport stœchiométrique correct pour la saponification complète d'un triglycéride ?

2. Outre le savon (carboxylate), quel est l'autre produit majeur de la saponification ?

3. Dans une molécule de savon, la partie hydrophobe (qui n'aime pas l'eau) est :

4. Si on remplace la soude (NaOH) par de la potasse (KOH) pour la saponification, on obtient :

5. La saponification d'un triglycéride est une réaction de type :


Glossaire

Triglycéride
Molécule lipidique formée d'un squelette de glycérol estérifié par trois molécules d'acides gras. C'est la forme principale des graisses et huiles.
Saponification
Réaction chimique d'hydrolyse d'un ester en milieu basique. Appliquée aux triglycérides, elle permet la production de savon et de glycérol.
Hydrolyse
Réaction chimique au cours de laquelle une molécule est scindée en deux ou plusieurs parties par l'action d'une molécule d'eau.
Stœchiométrie
Étude des proportions quantitatives (en moles) dans lesquelles les réactifs se combinent et les produits se forment au cours d'une réaction chimique.
Réactif Limitant
Réactif qui est complètement consommé lors d'une réaction chimique. Il détermine la quantité maximale de produits qui peuvent être formés.
Exercice de Chimie : Hydrolyse des Triglycérides

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