Réaction de Saponification
Comprendre la Réaction de Saponification
La saponification est une réaction importante en chimie organique, notamment dans la production de savon à partir de graisses et de bases fortes. Considérons la réaction de saponification d’un ester commun, l’éthanoate d’éthyle \(\text{CH}_3\text{COOC}_2\text{H}_5\) , également connu sous le nom d’acétate d’éthyle), avec une solution aqueuse d’hydroxyde de sodium \(\mathrm{NaOH}\).
Réaction de Saponification:
La réaction est représentée comme suit :
\[ \text{CH}_3\text{COOC}_2\text{H}_5 + \text{NaOH} \rightarrow \text{CH}_3\text{COO}^-\text{Na}^+ + \text{C}_2\text{H}_5\text{OH} \]
Questions:
1. Équation Balancée
Vérifiez que l’équation de réaction donnée ci-dessus est bien équilibrée.
2. Interprétation de la Réaction
a. Nommez tous les produits de cette réaction.
b. Identifiez quel produit est un alcool et lequel est le sel d’un acide carboxylique.
3. Calculs Stœchiométriques
a. Si vous commencez avec 88 grammes d’éthanoate d’éthyle, quelle quantité de \(\mathrm{NaOH}\) en grammes est nécessaire pour réagir complètement avec l’éthanoate d’éthyle ? (Masse molaire : \(\text{CH}_3\text{COOC}_2\text{H}_5\) = 88 g/mol, \(\mathrm{NaOH}\) = 40 g/mol)
b. Quelle est la masse de l’alcool éthylique produit dans cette réaction ? (Masse molaire : \(C_2H_5OH = 46 \, \text{g/mol}\) )
c. Calculez la masse du sel formé. (Masse molaire : \(\text{CH}_3\text{COONa} = 82 \, \text{g/mol}\)
4. Réflexion
a. Si la réaction est complète, quelle est la masse totale des produits par rapport à la masse totale des réactifs ? Justifiez votre réponse en vous basant sur la loi de la conservation de la masse.
Correction : Réaction de Saponification
1. Vérification de l’Équation Balancée
Nous devons vérifier que le nombre d’atomes de chaque élément est le même de part et d’autre de la flèche.
Équation proposée :
\[ \mathrm{CH_3COOC_2H_5 + NaOH \rightarrow CH_3COO^-\,Na^+ + C_2H_5OH} \]
Données :
- Réactifs :
- Éthanoate d’éthyle (CH₃COOC₂H₅)
- Hydroxyde de sodium (NaOH)
- Produits :
- Acétate de sodium (CH₃COO⁻Na⁺)
- Éthanol (C₂H₅OH)
Calcul et vérification :
| Élément | Réactifs | Produits |
|---|---|---|
| Carbone (C) | CH₃COOC₂H₅ → 2 (du groupe C₂H₅) + 2 (du groupe CH₃CO) = 4 atomes | CH₃COO⁻Na⁺ → 2 atomes + C₂H₅OH → 2 atomes = 4 atomes |
| Hydrogène (H) |
CH₃COOC₂H₅ → (3 + 0 + 5) = 8 atomes NaOH → 1 atome = 8 + 1 = 9 atomes |
CH₃COO⁻Na⁺ → 3 + 0 (groupe acétate) + C₂H₅OH → 6 atomes = 9 atomes |
| Oxygène (O) |
CH₃COOC₂H₅ → 2 atomes NaOH → 1 atome = 2 + 1 = 3 atomes |
CH₃COO⁻Na⁺ → 2 atomes + C₂H₅OH → 1 atome = 3 atomes |
| Sodium (Na) | NaOH → 1 atome | CH₃COO⁻Na⁺ → 1 atome |
Conclusion :
L’équation est équilibrée.
2. Interprétation de la Réaction
a. Nommage des Produits
Données :
- Les produits sont :
- CH₃COO⁻Na⁺
- C₂H₅OH
Explications :
- CH₃COO⁻Na⁺ :
Ce composé s’appelle acétate de sodium. - C₂H₅OH :
Ce composé s’appelle éthanol.
b. Identification d’un Alcool et d’un Sel d’Acide Carboxylique
Explications :
- Alcool : L’éthanol (C₂H₅OH) est un alcool car il possède un groupe hydroxyle (-OH) lié à un carbone.
- Sel d’un acide carboxylique : L’acétate de sodium (CH₃COO⁻Na⁺) est le sel dérivé de l’acide acétique (CH₃COOH) par réaction avec une base (NaOH).
3. Calculs Stœchiométriques
Rappel du schéma de réaction et stœchiométrie :
La réaction s’effectue selon le rapport molaire :
1 mol d’éthanoate d’éthyle réagit avec 1 mol de NaOH pour donner 1 mol d’acétate de sodium et 1 mol d’éthanol.
3a. Calcul de la Quantité de NaOH Nécessaire
Données :
- Masse de l’éthanoate d’éthyle utilisée : 88 g
- Masse molaire de CH₃COOC₂H₅ : 88 g/mol
- Masse molaire de NaOH : 40 g/mol
Calcul :
1. Nombre de moles d’éthanoate d’éthyle :
\[ n(\mathrm{CH_3COOC_2H_5}) = \frac{88\,\text{g}}{88\,\text{g/mol}} = 1\,\text{mol} \]
2. Selon le rapport 1:1, moles de NaOH nécessaires :
\[ n(\mathrm{NaOH}) = 1\,\text{mol} \]
3. La masse de \(NaOH\) requise est :
\[ m(\mathrm{NaOH}) = n \times M(\mathrm{NaOH}) \] \[ m(\mathrm{NaOH}) = 1\,\text{mol} \times 40\,\text{g/mol} \] \[ m(\mathrm{NaOH}) = 40\,\text{g} \]
Conclusion :
40 grammes de \(NaOH\) sont nécessaires.
3b. Calcul de la Masse d’Éthanol Produit
Données :
- Masse molaire de C₂H₅OH (éthanol) : 46 g/mol
- D’après la stœchiométrie, 1 mol d’éthanoate d’éthyle donne 1 mol d’éthanol.
Calcul :
1. Nombre de moles d’éthanol produites :
\[ n(\mathrm{C_2H_5OH}) = 1\,\text{mol} \]
2. La masse d’éthanol produite est :
\[ m(\mathrm{C_2H_5OH}) = n \times M(\mathrm{C_2H_5OH}) \] \[ m(\mathrm{C_2H_5OH}) = 1\,\text{mol} \times 46\,\text{g/mol} \] \[ m(\mathrm{C_2H_5OH}) = 46\,\text{g} \]
Conclusion :
46 grammes d’éthanol sont produits.
3c. Calcul de la Masse d’Acétate de Sodium Formé
Données :
- Masse molaire de CH₃COONa : 82 g/mol
- D’après la stœchiométrie, 1 mol d’éthanoate d’éthyle donne 1 mol d’acétate de sodium.
Calcul :
1. Nombre de moles d’acétate de sodium produites :
\[ n(\mathrm{CH_3COONa}) = 1\,\text{mol} \]
2. La masse d’acétate de sodium produite est :
\[ m(\mathrm{CH_3COONa}) = n \times M(\mathrm{CH_3COONa}) \] \[ m(\mathrm{CH_3COONa}) = 1\,\text{mol} \times 82\,\text{g/mol} \] \[ m(\mathrm{CH_3COONa}) = 82\,\text{g} \]
Conclusion :
82 grammes d’acétate de sodium sont formés.
4. Réflexion sur la Conservation de la Masse
La loi de la conservation de la masse stipule que dans une réaction chimique, la masse totale des réactifs est égale à la masse totale des produits.
Calcul de la masse totale des réactifs :
- Éthanoate d’éthyle : 88 g
- NaOH : 40 g
Masse totale des réactifs :
\[ \text{Masse totale des réactifs} = 88\,\text{g} + 40\,\text{g} \] \[ \text{Masse totale des réactifs} = 128\,\text{g} \]
Calcul de la masse totale des produits :
- Éthanol : 46 g
- Acétate de sodium : 82 g
Masse totale des produits :
\[ \text{Masse totale des produits} = 46\,\text{g} + 82\,\text{g} \] \[ \text{Masse totale des produits} = 128\,\text{g} \]
Justification :
La masse totale des produits (128 g) est identique à la masse totale des réactifs (128 g), ce qui confirme la loi de la conservation de la masse.
Conclusion
- Équation Balancée : L’équation est bien équilibrée.
- Produits de la Réaction : Acétate de sodium (sel d’un acide carboxylique) et éthanol (alcool).
- Calculs Stœchiométriques :
- 88 g d’éthanoate d’éthyle nécessitent 40 g de NaOH.
- La réaction produit 46 g d’éthanol et 82 g d’acétate de sodium.
- Conservation de la Masse : La somme des masses des réactifs (128 g) est égale à la somme des masses des produits (128 g).
Réaction de Saponification
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