Etude de Chimie

Neutralisation d’un acide gras

Neutralisation d’un Acide Gras en Chimie Industrielle

Neutralisation d’un Acide Gras en Chimie Industrielle

Comprendre la Neutralisation des Acides Gras

La neutralisation des acides gras est une réaction acido-basique fondamentale en chimie industrielle, notamment dans la production de savons (saponification d'acides gras libres) et dans le raffinage des huiles et graisses. Les acides gras sont des acides carboxyliques à longue chaîne hydrocarbonée. Leur neutralisation par une base forte, comme l'hydroxyde de sodium (NaOH) ou l'hydroxyde de potassium (KOH), produit un sel d'acide gras (le savon) et de l'eau. La quantité de base nécessaire pour neutraliser une certaine quantité d'acide gras dépend de la masse molaire de l'acide gras et de la concentration de la solution basique. Ce calcul est crucial pour contrôler la stœchiométrie de la réaction et assurer la qualité du produit final.

Données de l'étude

On souhaite neutraliser complètement un échantillon d'acide laurique (\(\text{C}_{11}\text{H}_{23}\text{COOH}\), aussi écrit \(\text{C}_{12}\text{H}_{24}\text{O}_2\)) avec une solution d'hydroxyde de sodium (NaOH).

Informations pour la neutralisation :

  • Masse d'acide laurique à neutraliser (\(m_{\text{acide laurique}}\)) : \(10.0 \, \text{g}\)
  • Concentration de la solution d'hydroxyde de sodium (\(C_{\text{NaOH}}\)) : \(0.500 \, \text{mol/L}\)
  • Masses molaires atomiques :
    • Carbone (C) : \(12.01 \, \text{g/mol}\)
    • Hydrogène (H) : \(1.008 \, \text{g/mol}\)
    • Oxygène (O) : \(16.00 \, \text{g/mol}\)
    • Sodium (Na) : \(22.99 \, \text{g/mol}\) (pour information, non requis pour le volume de NaOH)
  • Réaction de neutralisation : \( \text{C}_{11}\text{H}_{23}\text{COOH}_{\text{(s)}} + \text{NaOH}_{\text{(aq)}} \rightarrow \text{C}_{11}\text{H}_{23}\text{COONa}_{\text{(aq)}} + \text{H}_2\text{O}_{\text{(l)}} \)
Schéma de la Neutralisation d'un Acide Gras (Titration)
NaOH Acide Laurique

Neutralisation de l'acide laurique par une solution de NaOH.

Questions à traiter

  1. Calculer la masse molaire de l'acide laurique (\(M_{\text{C}_{12}\text{H}_{24}\text{O}_2}\)).
  2. Calculer le nombre de moles d'acide laurique (\(n_{\text{acide laurique}}\)) présentes dans les \(10.0 \, \text{g}\).
  3. En utilisant la stœchiométrie de la réaction, déterminer le nombre de moles d'hydroxyde de sodium (\(n_{\text{NaOH}}\)) nécessaires pour neutraliser complètement l'acide laurique.
  4. Calculer le volume de la solution de NaOH à \(0.500 \, \text{mol/L}\) requis pour cette neutralisation. Exprimer le résultat en millilitres (mL).

Correction : Neutralisation de l'Acide Laurique

Question 1 : Calcul de la Masse Molaire de l'Acide Laurique

Principe :

La masse molaire d'un composé est la somme des masses molaires atomiques de tous les atomes présents dans sa formule chimique.

Formule brute de l'acide laurique : \(\text{C}_{12}\text{H}_{24}\text{O}_2\)

Formule(s) utilisée(s) :
\[M_{\text{C}_{12}\text{H}_{24}\text{O}_2} = 12 \times M(\text{C}) + 24 \times M(\text{H}) + 2 \times M(\text{O})\]
Données spécifiques :
  • \(M(\text{C}) = 12.01 \, \text{g/mol}\)
  • \(M(\text{H}) = 1.008 \, \text{g/mol}\)
  • \(M(\text{O}) = 16.00 \, \text{g/mol}\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} M_{\text{C}_{12}\text{H}_{24}\text{O}_2} &= (12 \times 12.01) + (24 \times 1.008) + (2 \times 16.00) \, \text{g/mol} \\ &= 144.12 + 24.192 + 32.00 \, \text{g/mol} \\ &= 200.312 \, \text{g/mol} \end{aligned} \]

Arrondi à deux décimales pour la suite : \(200.31 \, \text{g/mol}\).

Résultat Question 1 : La masse molaire de l'acide laurique est \(M_{\text{C}_{12}\text{H}_{24}\text{O}_2} = 200.31 \, \text{g/mol}\).

Question 2 : Nombre de Moles d'Acide Laurique

Principe :

Le nombre de moles (\(n\)) est calculé en divisant la masse (\(m\)) du soluté par sa masse molaire (\(M\)).

Formule(s) utilisée(s) :
\[n_{\text{acide laurique}} = \frac{m_{\text{acide laurique}}}{M_{\text{C}_{12}\text{H}_{24}\text{O}_2}}\]
Données spécifiques et calculées :
  • Masse d'acide laurique (\(m_{\text{acide laurique}}\)) : \(10.0 \, \text{g}\)
  • Masse molaire de l'acide laurique (\(M_{\text{C}_{12}\text{H}_{24}\text{O}_2}\)) : \(200.31 \, \text{g/mol}\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} n_{\text{acide laurique}} &= \frac{10.0 \, \text{g}}{200.31 \, \text{g/mol}} \\ &\approx 0.0499226... \, \text{mol} \\ &\approx 0.0499 \, \text{mol} \quad (\text{arrondi à 3 chiffres significatifs}) \end{aligned} \]
Résultat Question 2 : Le nombre de moles d'acide laurique est \(n_{\text{acide laurique}} \approx 0.0499 \, \text{mol}\).

Quiz Intermédiaire 1 : Si la masse molaire d'un acide est de 100 g/mol, combien de moles y a-t-il dans 25 g de cet acide ?

Question 3 : Nombre de Moles de NaOH Nécessaires

Principe :

La réaction de neutralisation entre l'acide laurique (un monoacide) et l'hydroxyde de sodium (une monobase) se fait selon un rapport stœchiométrique de 1:1.

\( \text{C}_{11}\text{H}_{23}\text{COOH} + \text{NaOH} \rightarrow \text{C}_{11}\text{H}_{23}\text{COONa} + \text{H}_2\text{O} \)

Cela signifie qu'une mole d'acide laurique réagit avec une mole de NaOH.

Relation stœchiométrique :
\[n_{\text{NaOH}} = n_{\text{acide laurique}}\]
Données calculées :
  • \(n_{\text{acide laurique}} \approx 0.0499226 \, \text{mol}\) (utilisation de la valeur non arrondie pour précision)
Calcul :
\[ n_{\text{NaOH}} \approx 0.0499226 \, \text{mol} \]
Résultat Question 3 : Le nombre de moles de NaOH nécessaires est \(n_{\text{NaOH}} \approx 0.0499 \, \text{mol}\).

Question 4 : Volume de Solution de NaOH Requis

Principe :

Le volume (\(V\)) d'une solution nécessaire est calculé en divisant le nombre de moles de soluté (\(n\)) par la concentration molaire (\(C\)) de la solution.

Formule(s) utilisée(s) :
\[V_{\text{NaOH}} = \frac{n_{\text{NaOH}}}{C_{\text{NaOH}}}\]
Données spécifiques et calculées :
  • \(n_{\text{NaOH}} \approx 0.0499226 \, \text{mol}\)
  • Concentration de NaOH (\(C_{\text{NaOH}}\)) : \(0.500 \, \text{mol/L}\)
Calcul en Litres (L) :
\[ \begin{aligned} V_{\text{NaOH}} &= \frac{0.0499226 \, \text{mol}}{0.500 \, \text{mol/L}} \\ &\approx 0.0998452 \, \text{L} \end{aligned} \]
Conversion en Millilitres (mL) :
\[ \begin{aligned} V_{\text{NaOH}} &\approx 0.0998452 \, \text{L} \times 1000 \, \text{mL/L} \\ &\approx 99.8452 \, \text{mL} \\ &\approx 99.8 \, \text{mL} \quad (\text{arrondi à 3 chiffres significatifs}) \end{aligned} \]
Résultat Question 4 : Le volume de la solution de NaOH à \(0.500 \, \text{mol/L}\) requis est d'environ \(99.8 \, \text{mL}\).

Quiz Intermédiaire 2 : Si vous avez besoin de 0.1 mol d'un réactif et que sa solution a une concentration de 2.0 mol/L, quel volume de solution devez-vous utiliser ?

Quiz Rapide : Testez vos connaissances (Récapitulatif)

1. La réaction entre un acide gras et l'hydroxyde de sodium est une réaction de :

2. L'acide laurique est un acide carboxylique. Sa fonction acide est :

3. Si la concentration d'une solution de NaOH est de 1.0 mol/L, quel volume serait nécessaire pour neutraliser 0.5 mol d'un monoacide ?

Glossaire

Acide Gras
Acide carboxylique à longue chaîne aliphatique (saturée ou insaturée). Les acides gras sont des composants majeurs des lipides.
Neutralisation
Réaction chimique entre un acide et une base, conduisant à la formation d'un sel et généralement d'eau. Le pH de la solution tend vers la neutralité (pH 7 pour des acides et bases forts).
Saponification
Réaction chimique de neutralisation d'un acide gras (ou d'un ester d'acide gras comme un triglycéride) par une base forte (comme NaOH ou KOH) pour produire un savon (sel d'acide gras) et, dans le cas d'un ester, un alcool (glycérol pour les triglycérides).
Hydroxyde de Sodium (NaOH)
Base forte couramment utilisée dans l'industrie, également connue sous le nom de soude caustique.
Stœchiométrie
Étude des rapports quantitatifs (en moles) entre les réactifs et les produits dans une réaction chimique équilibrée.
Masse Molaire (\(M\))
Masse d'une mole d'une substance, exprimée en grammes par mole (g/mol).
Concentration Molaire (Molarité, \(C\))
Quantité de matière de soluté (en moles) par unité de volume de solution (en litres). Unité : mol/L ou M.
Neutralisation d'un Acide Gras - Exercice d'Application en Chimie Industrielle

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