Chimie
Stœchiométrie : réactif limitant et rendement
Saisis la réaction, équilibrée ou non, et les quantités de réactifs : le calculateur l'équilibre, trouve le réactif limitant, calcule combien de grammes de produit se forment et ce qui reste des autres réactifs.
Le réactif limitant
Les coefficients d'une équation équilibrée sont des rapports de moles, pas de grammes : N₂ + 3 H₂ → 2 NH₃ indique qu'une mole d'azote réagit avec trois de dihydrogène pour donner deux moles d'ammoniac. Pour passer des grammes aux moles, on divise par la masse molaire, et c'est là que naissent la plupart des erreurs.
Le réactif limitant est celui qui s'épuise en premier. On le trouve en divisant les moles disponibles de chaque réactif par son coefficient : le plus petit quotient l'emporte. Avec 28 g de N₂ (environ 1 mol) et 10 g de H₂ (4,96 mol), les quotients valent 1 et 1,65 : l'azote limite, il se forme environ 34,04 g d'ammoniac et il reste près de 3,96 g de dihydrogène.
Le rendement théorique est la quantité de produit obtenue si tout le réactif limitant réagissait. Au laboratoire, on en obtient moins, à cause de réactions incomplètes ou de pertes : si l'on recueille 25 g de NH₃ à partir de ce mélange, le rendement est de 25 / 34,04 ≈ 73,4 %.
Erreurs fréquentes
- Comparer les grammes des réactifs au lieu des moles divisées par le coefficient : le réactif présent en moins de grammes n'est pas forcément limitant.
- Utiliser une équation non équilibrée : les rapports de moles viennent des coefficients, donc sans équilibrage les calculs sont faux.
- Oublier que les éléments diatomiques s'écrivent H₂, O₂, N₂, Cl₂ : la masse molaire de O₂ est d'environ 32 g/mol, pas 16.
Questions fréquentes
Pourquoi divise-t-on par le coefficient ?
Parce que le coefficient indique combien de moles de ce réactif chaque « tour » de réaction consomme. Le quotient moles/coefficient compte combien de tours chaque réactif peut assurer, et la réaction s'arrête au plus petit.
Faut-il équilibrer la réaction avant ?
Non : le calculateur l'équilibre lui-même. Les coefficients saisis sont ignorés et recalculés.
Que se passe-t-il si je laisse un réactif vide ?
Il est considéré en excès, assez abondant pour ne jamais limiter : c'est le cas typique du dioxygène dans une combustion à l'air.
Comment fonctionne ce calcul
Moles n = m / M, avec M la masse molaire tirée de la formule. Pour chaque réactif de quantité connue, on calcule nᵢ / νᵢ, avec ν le coefficient stœchiométrique : le minimum ξ est l'avancement de la réaction et son réactif est le limitant. Réactif i consommé : νᵢ·ξ moles ; reste : nᵢ − νᵢ·ξ. Produit j : νⱼ·ξ moles, soit νⱼ·ξ·Mⱼ grammes de rendement théorique. Rendement en pourcentage = rendement réel / rendement théorique × 100.
Calculs liés
Équilibrer une équation chimique
Équilibre toute réaction chimique, ionique et redox comprises, avec les plus petits coefficients et la vérification atome par atome.
Masse molaire
Masse molaire d'après la formule chimique avec composition centésimale.
Calcul des moles
Conversion entre grammes, moles, particules et volume de gaz.
Concentrations et dilutions
Molarité, molalité, pourcentages, ppm et dilution C₁V₁ = C₂V₂.