Rendement d'une synthèse

[youknow45]

Bonjour !

Lors de la synthèse du sel de Mohr (FeSO4, 7H20) + (NH4)2 SO4, on la forme dans mon TP à l'eau bouillante (solubilité plus importante).

On me demande par la suite de calculer deux rendements :

- Un rendement "attendu" en tenant compte de la solubilité des composés et de nos *observations*

- Un rendement "expérimental"

Rendement = masse Obtenue / masse théorique

Seulement, c'est tout bête mais j'ai du mal à voir la différence, enfin disons que je ne suis pas sûr de mon raisonnement que voici :

On fait cette synthèse en eau bouillante avec 25g de (FeSO4, 7H20) et 15g de (NH4)2 SO4, avec pour ces composés des solubilités respectives (à 100°C) de 48,6 & 130,8.
J'ai tout d'abord fait un tableau d'avancement très simple, en partant du principe que cette réaction est totale (FeSO4, 7H20) + (NH4)2 SO4 = Fe(NH4)2(SO4)2, 6H20 puisque la solubilité est énorme à 100°C,

donc Réactif Limitant, quantité de matière formée nf=0,09 mol * Msel de mohr (392,1) = 35,289g.

Le soucis, c'est que 35,289 est à la fois la masse théorique obtenue, mais aussi la masse expérimentale théorique obtenue, dans le cas du "rendement attendu" donc ce rapport doit valoir 1... ? J'ai l'impression qu'il y a un problème...
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[Baal149]

Bonjour,

Pour le rendement attendu, tu utilises les solubilités à 100 °C pour dire que tu as une solubilité complète.
Mais tu ne parles pas des solubilités une fois revenu à basse température ... Or ça joue sur ce que tu peux vraiment récupérer.

Et tu peux obtenir une masse différente de celle attendue. Soit ta masse est inférieur (c'est le plus normal) : ça peut s'expliquer simplement par les manips non optimales (on laisse toujours des traces de solutions ou de solide un peu partout quand on manip)
Si tu obtiens une masse supérieur à celle attendue, c'est que tu n'as pas assez séché ton solide ... Pour les sels sont souvent hygroscopiques, donc c'est courant

[youknow45]

Bonjour,

Merci de la réponse. Je peux constater que la solubilité du sel de Mohr synthétisé est de 26,9g pour 100mL, à basse température (0°C).

Je ne vois pas comment cela peut me permettre de connaître une masse théorique formée.... Merci d'avance

Ah ! peut être que la solubilité étant la quantité maximale dissoute, on a juste à faire 35,89-26,9g = 8,99g précipité. ??

[Baal149]

Ah ! peut être que la solubilité étant la quantité maximale dissoute, on a juste à faire 35,89-26,9g = 8,99g précipité. ??

C'est ça. Sauf que tu n'as pas précisé quelle est ta quantité d'eau. Si c'est 100 ml, alors le calcul est bon.

Edit : du coup c'est quoi la masse pesée à la fin de ton TP ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[youknow45]

Mince, mais effectivement, comme vous me le faites remarquer, je suis dans un volume de 40 mL. J'applique donc une Règle de 3 ?

donc s = (26,9*40)/100 = 10,76 pour 40 mL

35,289-10,76= 24,529g de précipité théorique.


Le soucis ici est toujours mon rendement attendu : j'ai une masse obtenue théorique de 24,529 et une masse théorique de... 24,529 ? Ce rendement doit être de 1 en théorie donc... mais cela n'arrivera presque jamais en raison de différentes sources d'erreurs (manipulations, pertes, pesée, ....)

Pour le rendement expérimental, je ferais donc le rapport entre ce que j'obtiendrai vraiment (disons x) et 24,529.

Merci d'avance

Edit : je prépare ce TP donc je ne l'ai pas encore fait pour cet après-midi

[Baal149]

La masse maximale que tu vas obtenir est de 24,529 g, d'accord.

Pour le rendement, c'est le ratio quantité obtenue / quantité maximale possible (en considérant juste une réaction totale sans les problèmes de récupération)
Donc ici ça n'est pas 1.

Et donc ton ratio de x/24,529 ne sera pas ton rendement (pas au sens chimique du moins)

[youknow45]

Oui je vous comprends, mais c'est le soucis de mes problèmes, c'est qu'il faut calculer 2 rendements, un "attendu" et un "expérimental"

Donc R exp = ratio de x/24,529

et R attendu = ... ?? ( 1 pour moi)

merci d'avance

[Baal149]

Reprends ce que j'ai dit :
"Pour le rendement, c'est le ratio quantité obtenue / quantité maximale possible (en considérant juste une réaction totale sans les problèmes de récupération)"

Donc R_th = 24,529/35,289
Et R_exp = x/35,289

NB : comment tu calcules un rendement normalement ?

[youknow45]

Update : ah tout bête.... Le rendement attendu est la masse théorique (24,529 g) et le rendement expérimental la masse obtenue dans la vraie vie (en TP par exemple) et le rapport entre les deux constitue le rendement en %, ce qui faisait défaut dans ma tête puisque un rendement était un rapport justement...

J'espère que je suis clair mais surtout correct !

[Baal149]

Le rendement attendu est la masse théorique (24,529 g) et le rendement expérimental la masse obtenue dans la vraie vie (en TP par exemple)

C'est ça

et le rapport entre les deux constitue le rendement en %, ce qui faisait défaut dans ma tête puisque un rendement était un rapport justement...

Chimiquement parlant, le rendement c'est quantité obtenue / quantité maximale possible (compte tenu de ce qui est engagé). Donc faire le ratio des deux rendement calculé ne donnerait pas rendement. Ça s'apparente (l'état d'esprit est le même) mais chimiquement, c'est faux. C'est peut être ce qu'on te demande de calculer, mais on ne devrait pas appeler ça un rendement.

[youknow45]

Et rendement expérimental = ... 30,91/35,289 ! Soit 87,6 %

R exp > R th est plus inquiétant que l'inverse il me semble... les sources d'erreur sont certainement liées à

La masse pesée (environ exactement)
Volumes d'eau imprécis et erreurs de manipulations (température approximative, le dégagement gazeux lors de la synthèse qui amène à un Vtot non connu exactement, séchage,...)

[Baal149]

Effectivement ceux sont toutes des raisons possibles.
J'en retiendrais deux particulièrement, que tu donnes, dans ton cas de figure qui me semble les plus probables (surtout que l'erreur est importante, +26%) :
1) Changement de volumes lié à l'ébullition. Mais ça dépend surtout du temps de dissolution.
2) Mauvais séchage. Les sels ont la tendances à être hygroscopiques et peuvent donc être difficile à sécher (surtout dans un laps de temps cours comme celui d'un TP).

[youknow45]

Merci beaucoup pour les informations !