Optimiser le rendement par introduction d’un excès d’un réactif

On considère une transformation quelconque d'équation générale suivante, mettant en jeu deux réactifs `"R"_1` et `"R"_2` ainsi que deux produits `"P"_1`et `"P"_2` : \(\text a_1 \text{R}_1+ \text a_2 \text{R}_2\rightleftarrows \text b_1 \text{P}_1+\text b_2 \text{P}_2\).

Le quotient de réaction dans un état donné du système chimique fait intervenir les activités des espèces mises en jeu : 
`Q_"r"=\frac {a_{"produit,P"_"1"}^{"b"_"1"} \times a_{"produit,P"_"2"}^{"b"_"2"}}{a_{"réactif,R"_"1"}^{"a"_"1"} \times a_{"réactif,R"_"2"}^{"a"_"2"}}`.

En mélangeant  les réactifs, les activités initiales des produits sont nulles, donc `Q_"r,i"=0`. Ainsi,  `Q_"r,i" < K(T)` : la transformation se déroule dans le sens direct, sens de formation des produits. Au cours de cette transformation, les activités des produits `a_{"produit,P"_"1"}`et `a_{"produit,P"_"2"}`augmentent donc, tandis que celles des réactifs, `a_{"réactif,R"_"1"}`et `a_{"réactif,R"_"2"}`, diminuent.

On peut montrer mathématiquement que, à l'équilibre, si l'un des réactifs est en excès, alors le rapport entre la quantité de produits formés et la quantité initiale de réactif en défaut est plus grand que dans le cas d'un d'un mélange stœchiométrique. Le rendement est donc meilleur lorsqu'un réactif est en excès.

Le choix du réactif à introduire en excès dépend du contexte. Quand cela est possible, on introduit en excès le réactif le moins coûteux, ou le moins toxique, etc. Si l'un des réactifs est liquide et l'autre non, on peut choisir de l'introduire en excès pour éviter les problèmes de solubilité.