Synthèse de l’aspirine
Comprendre la Synthèse de l’aspirine
L’aspirine, ou acide acétylsalicylique, peut être synthétisée par réaction entre l’acide salicylique (C7H6O3) et l’anhydride acétique (C4H6O3) en présence d’acide sulfurique comme catalyseur. La réaction produit également de l’acide acétique (C2H4O2) comme sous-produit.
La réaction peut être représentée par l’équation chimique suivante :
\( \text{C}_7\text{H}_6\text{O}_3 + \text{C}_4\text{H}_6\text{O}_3 \rightarrow \text{C}_9\text{H}_8\text{O}_4 + \text{C}_2\text{H}_4\text{O}_2 \)
Question 1 : Équilibrage de l’équation
- Vérifiez que l’équation chimique est correctement équilibrée.
Question 2 : Calcul stœchiométrique
- Si vous partez de 138 g d’acide salicylique (M = 138 g/mol), quel volume d’anhydride acétique (densité = 1,08 g/mL et M = 102 g/mol) devez-vous utiliser pour que la réaction se déroule avec des quantités stœchiométriques parfaites ?
Question 3 : Rendement de réaction
- Supposons que vous ayez obtenu 180 g d’aspirine (M = 180 g/mol) à la fin de votre réaction. Calculez le rendement de la réaction.
Correction : Synthèse de l’aspirine
1. Équilibrage de l’équation
La réaction proposée est :
\[ \text{C}_7\text{H}_6\text{O}_3 + \text{C}_4\text{H}_6\text{O}_3 \rightarrow \text{C}_9\text{H}_8\text{O}_4 + \text{C}_2\text{H}_4\text{O}_2 \]
Pour vérifier que l’équation est équilibrée, il faut s’assurer que le nombre d’atomes de chaque élément (C, H, O) est identique de part et d’autre de la flèche.
Calcul et Vérification :
-
Carbone (C) :
- Côté réactifs : 7 (dans C₇H₆O₃) + 4 (dans C₄H₆O₃) = 11
- Côté produits : 9 (dans C₉H₈O₄) + 2 (dans C₂H₄O₂) = 11
-
Hydrogène (H) :
- Côté réactifs : 6 + 6 = 12
- Côté produits : 8 + 4 = 12
-
Oxygène (O) :
- Côté réactifs : 3 + 3 = 6
- Côté produits : 4 + 2 = 6
Conclusion :
Les bilans de chaque élément sont égaux. L’équation est donc correctement équilibrée.
2. Calcul stœchiométrique
Si vous partez de 138 g d’acide salicylique (M = 138 g/mol), quel volume d’anhydride acétique (densité = 1,08 g/mL et M = 102 g/mol) devez-vous utiliser pour que la réaction se déroule avec des quantités stœchiométriques parfaites ?
a. Détermination des moles d’acide salicylique
Données :
-
- Masse d’acide salicylique = 138 g
- Masse molaire (M) = 138 g/mol
Formule :
\[ n = \frac{m}{M} \]
Calcul :
\[ n(\text{acide salicylique}) = \frac{138\, \text{g}}{138\, \text{g/mol}} \] \[ n(\text{acide salicylique}) = 1\, \text{mol} \]
b. Rapport stœchiométrique
La réaction est :
\[ \text{C}_7\text{H}_6\text{O}_3 + \text{C}_4\text{H}_6\text{O}_3 \rightarrow \text{C}_9\text{H}_8\text{O}_4 + \text{C}_2\text{H}_4\text{O}_2 \]
Ce qui indique un rapport 1:1 entre l’acide salicylique et l’anhydride acétique.
- Il faut donc 1 mol d’anhydride acétique.
c. Calcul de la masse d’anhydride acétique nécessaire
Données :
- Masse molaire de l’anhydride acétique = 102 g/mol
Formule :
\[ m = n \times M \]
Calcul :
\[ m(\text{anhydride acétique}) = 1\, \text{mol} \times 102\, \text{g/mol} \] \[ m(\text{anhydride acétique}) = 102\, \text{g} \]
d. Conversion de la masse en volume
Données :
- Masse d’anhydride acétique = 102 g
- Densité = 1,08 g/mL
Formule :
\[ V = \frac{m}{\text{densité}} \]
Calcul :
\[ V = \frac{102\, \text{g}}{1,08\, \text{g/mL}} \approx 94,44\, \text{mL} \]
Conclusion :
Pour 138 g d’acide salicylique, il faut utiliser environ 94,4 mL d’anhydride acétique.
3. Rendement de réaction
Question :
Supposons que vous ayez obtenu 180 g d’aspirine (M = 180 g/mol) à la fin de votre réaction. Calculez le rendement de la réaction.
a. Détermination du rendement théorique
Données :
- 1 mol d’acide salicylique donne théoriquement 1 mol d’aspirine.
- Masse molaire de l’aspirine = 180 g/mol
Calcul :
\[ \text{Rendement théorique} = 1\, \text{mol} \times 180\, \text{g/mol} \] \[ \text{Rendement théorique} = \textbf{180 g} \]
b. Calcul du rendement en pourcentage
Données :
- Masse réelle d’aspirine obtenue = 180 g
- Masse théorique = 180 g
Formule :
\[ \text{Rendement (%)} = \frac{\text{Masse réelle}}{\text{Masse théorique}} \times 100 \]
Calcul :
\[ \text{Rendement (%)} = \frac{180\, \text{g}}{180\, \text{g}} \times 100 \] \[ \text{Rendement (%)} = 100\% \]
Conclusion :
Le rendement de la réaction est de 100 %.
Synthèse
- Équilibrage de l’équation : L’équation est correctement équilibrée.
- Quantité d’anhydride acétique : Pour 138 g d’acide salicylique, il faut environ 94,4 mL d’anhydride acétique.
- Rendement de réaction : Avec 180 g d’aspirine obtenus, le rendement est de 100 %.
Synthèse de l’aspirine
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