Synthèse de l’Acide Benzoïque
Comprendre la Synthèse de l’Acide Benzoïque
Dans l’industrie chimique, le benzène, un hydrocarbure aromatique, est souvent utilisé comme solvant ou comme composant de départ pour la synthèse d’autres composés chimiques.
Cependant, sa manipulation requiert une compréhension approfondie de ses propriétés chimiques et physiques en raison de sa toxicité et de sa réactivité.
Vous allez calculer la masse de benzène nécessaire pour obtenir une certaine quantité de produit dans une réaction de substitution électrophile aromatique, où le benzène réagit avec le chlorure de benzoyl en présence d’un catalyseur, l’aluminium trichloride (AlCl₃).
Données nécessaires :
- Masse molaire du benzène (C₆H₆) = 78 g/mol
- Masse molaire du chlorure de benzoyl (C₆H₅COCl) = 140 g/mol
- Masse molaire de l’acide benzoïque (produit) (C₇H₆O₂) = 122 g/mol
- La réaction est la suivante:
\[ \mathrm{C_6H_6 + C_6H_5COCl \rightarrow C_7H_6O_2 + HCl} \]
- Rendement de la réaction : 78%
Question :
Si un chimiste souhaite obtenir 150 g d’acide benzoïque, quelle masse de benzène doit-il utiliser pour garantir que la quantité désirée d’acide benzoïque soit produite, en considérant le rendement de la réaction?
Correction : Synthèse de l’Acide Benzoïque
1. Calcul du nombre de moles d’acide benzoïque désiré
Pour déterminer la quantité de benzène nécessaire, il faut d’abord calculer combien de moles d’acide benzoïque on veut obtenir, car la stœchiométrie de la réaction indique que chaque mole de benzène réagit pour former une mole d’acide benzoïque.
Formule :
\[ \text{moles} = \frac{\text{masse}}{\text{masse molaire}} \]
Données :
- Masse d’acide benzoïque désirée = 150 g
- Masse molaire de l’acide benzoïque = 122 g/mol
Calcul :
\[ \text{moles d’acide benzoïque} = \frac{150 \text{ g}}{122 \text{ g/mol}} \] \[ \text{moles d’acide benzoïque} \approx 1.23 \text{ moles} \]
2. Ajustement pour le rendement de la réaction
Le rendement de la réaction nous indique quelle proportion de la réaction théorique se réalise effectivement.
Pour obtenir la quantité désirée d’acide benzoïque, il faut ajuster la quantité théorique de réactifs nécessaire en fonction de ce rendement.
Formule :
- moles théoriques nécessaires:
\[ = \frac{\text{moles désirés}}{\text{rendement}} \]
Données :
- Rendement de la réaction = 78% = 0.78
Calcul :
- moles de benzène nécessaires théoriquement:
\[ = \frac{1.23 \text{ moles}}{0.78} \] \[ \approx 1.58 \text{ moles} \]
3. Calcul de la masse de benzène nécessaire
Avec le nombre de moles de benzène nécessaire calculé, on peut déterminer la masse de benzène à utiliser en multipliant ce nombre par la masse molaire du benzène.
Formule :
\[ \text{masse} = \text{moles} \times \text{masse molaire} \]
Données :
- Masse molaire du benzène = 78 g/mol
Calcul :
\[ \text{masse de benzène} = 1.58 \text{ moles} \times 78 \text{ g/mol} \] \[ \text{masse de benzène} \approx 123.24 \text{ g} \]
Résumé:
Pour obtenir 150 g d’acide benzoïque avec un rendement de 78%, le chimiste devra utiliser environ 123.24 g de benzène.
Cette quantité prend en compte les pertes dues à l’inefficacité de la réaction et assure que la quantité désirée d’acide benzoïque soit atteinte.
Synthèse de l’Acide Benzoïque
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