À la fin, vous saurez
- Écrire le bilan d’une estérification simple.
- Déterminer réactif limitant, avancement maximal et rendement.
- Distinguer catalyse et déplacement d’équilibre.
Avant de commencer
Fonctions acide carboxylique et alcool, tableau d’avancement et équilibre.
Comprendre
Identifier les espèces
Une estérification simple entre un acide carboxylique et un alcool monofonctionnels forme un ester et de l’eau, avec les coefficients 1:1:1:1. Exemple de bilan : CH₃COOH+C₂H₅OH⇌CH₃COOC₂H₅+H₂O. La réaction inverse est une hydrolyse. Le bilan ne décrit pas les étapes du mécanisme.
Faire le bilan de matière
Dans un modèle fermé sans ester ni eau initialement, si l’avancement final est xf, les quantités finales sont n acide initial−xf, n alcool initial−xf, xf d’ester et xf d’eau. xmax est le minimum des deux quantités initiales de réactifs. Le rendement de formation de l’ester vaut η=xf/xmax si aucune autre réaction ni perte n’est prise en compte.
Séparer vitesse et équilibre
La réaction peut être limitée par l’équilibre. Un catalyseur accélère l’atteinte de cet équilibre sans changer sa constante à température fixée. Introduire un réactif en excès ou retirer un produit peut favoriser la formation d’ester dans un modèle approprié. Chauffer peut modifier la vitesse et l’équilibre ; un effet sur le rendement ne se déduit pas d’une simple hausse de vitesse.
Exemple guidé
On mélange 0,100 mol d’acide et 0,100 mol d’alcool, sans ester ni eau au départ. L’avancement final mesuré est 0,0600 mol. Calculer les quantités finales et le rendement.
- Les coefficients sont 1:1 : xmax=min(0,100;0,100)=0,100 mol.
- À l’état final, chaque réactif reste à 0,100−0,0600=0,0400 mol.
- L’ester et l’eau sont formés chacun à 0,0600 mol dans ce modèle.
- η=0,0600/0,100=0,600, soit 60,0 %. L’avancement final ne doit pas être confondu avec le maximum théorique.
À vous de jouer
Exercice 1
Avec 0,050 mol d’acide et 0,080 mol d’alcool, trouver xmax.
Un indice
Les deux réactifs sont consommés dans le rapport 1:1.
Voir la correction
xmax=0,050 mol : l’acide est le réactif limitant pour une transformation supposée totale.
Exercice 2
Dans ce même mélange, xf=0,030 mol. Trouver les deux quantités de réactifs restantes.
Un indice
Soustraire le même avancement à chaque quantité initiale.
Voir la correction
Il reste 0,020 mol d’acide et 0,050 mol d’alcool. Si les produits étaient absents au départ, on forme 0,030 mol de chaque produit.
Exercice 3
Un catalyseur permet d’atteindre plus vite le même équilibre à température fixée. Le rendement d’équilibre augmente-t-il nécessairement ?
Un indice
Ne pas confondre temps d’attente et composition d’équilibre.
Voir la correction
Non. Le catalyseur ne change pas la constante d’équilibre ; il permet d’atteindre plus rapidement la composition compatible avec les conditions données.
Les erreurs à éviter
- Pour η, utiliser xf/xmax et non xf seul.
- Les quantités finales des deux réactifs ne sont pas forcément égales.
- Une réaction plus rapide n’a pas nécessairement un rendement d’équilibre plus élevé.
Vérifiez votre compréhension
Référence scientifique
Fiche originale Dars +. Les références servent à vérifier les notions ; aucun cours ni exercice tiers n’est reproduit. Cette collection couvre des notions choisies et ne constitue pas un programme officiel exhaustif. Adéquation au programme de votre classe à confirmer avec votre enseignant.
OpenStax — Chimie ↗Référence en anglais. Rédaction et exercices originaux en français et arabe.