Dans quel intérêt ?
Une synthèse chimique se déroule en plusieurs étapes :
- la transformation à proprement parler, quand les réactifs réagissent et forment les produits de la synthèse ;
- l'isolement des espèces chimiques d'intérêt, parmi toutes les autres espèces présentes dans le
système ;
- la purification qui retire toutes les impurtés encore présentes dans le milieu ;
- l'analyse qui vérifie que l'espèce obtenue est celle attendue et qu'elle est pure.
L'étape de la transformation peut être
optimisée en choisissant les conditions opératoires
qui vont permettre d'économiser du temps et de l'énergie, sans changer l'état final du système qu'on aurait,
de toute façon, atteint.
Comment ?
Deux méthodes sont envisageables :
- par déplacement d'équilibre, c'est-à-dire en forçant la transformation à s'opérer dans le sens
direct qui favorise la formation des produits ;
- en accélérant la transformation à l'aide des facteurs cinétiques déjà identifiés.
■ Pour déplacer l'équilibre, il faut étudier le quotient de réaction. Considérons
la transformation suivante :
`a A(aq)+b B(aq) ⇌ c C(aq) + d D(aq)`
Le quotient de réaction associé s'écrit
`Q_r={ ({[C]}/{c°})^c\cdot({[D]}/{c°})^d }/ { ({[A]}/{c°})^a \cdot ({[B]}/{c°})^b } `
Déplacer l'équilibre, c'est encourager le numérateur et défavoriser le dénominateur. On peut par exemple
extraire l'espèce `C` du système à mesure qu'elle est produite. Comme `[C]` sera toujours trop faible,
le système cherchera à produire `C` sans cesse, et consommera les réactifs pour fabriquer les produits.
On peut également injecter des réactifs, `A` par exemple. Donc `[A]` sera toujours trop grand et le système
voudra consommer `A`, ce qui formera des produits.
Pour résumer, le déplacement d'équilibre s'opère par excès de réactifs ou par élimination de produits.
■ Pour accélérer la transformation, il faut jouer sur les facteurs cinétiques :
- augmenter la température du système, mais en s'assurant que les espèces ne vont pas
s'évaporer, par exemple à l'aide d'un montage à reflux
- travailler avec des espèces chimiques concentrées en veillant aux règles de sécurité
- travailler en présence de catalyseurs.
