INTRODUCTION
INTRODUCTION
En chimie organique, les produits sont le plus souvent sous
forme liquide ou solide.
Dans le prsent fascicule sont tudis les techniques les plus
courantes concernant lidentification et la purification des solides
et des liquides, ainsi que quelques techniques concernant les deux
catgories de produits.
Les solides cristalliss sont caractriss essentiellement par leur
point de fusion. Leur purification seffectue le plus souvent par
recristallisation (dissolution chaud dans un solvant et
refroidissement), mais aussi par sublimation ou fusion de zone. Les
mthodes chromatographiques sont aussi employes.
Les liquides sont caractriss par leur indice de rfraction, leur
densit, ainsi que leur temps de rtention en chromatographie en
phase gazeuse. Leur purification seffectue essentiellement par
distillation, ou par chromatographie.
Le prsent fascicule traite galement trois aspects de la
manipulation des produits organiques liquides ou solides:
- Chauffage reflux
- Techniques de sparationpour liquides
1) Extraction par solvant
- Distillation
- Chromatographie sur couche mince
- Chromatographie sur colonne
- Indice de rfraction
- Techniques de sparationpour un solide
: - Filtration et schade
- Recristallisation
- Point de fusion.
Enfin un chapitre concerne le calcul de Rendement dune raction
chimique.
I. TECHNIQUES REACTIONNELLES
1.Chauffage reflux
On utilise ce montage pour des ractions avec des composs
miscibles entre eux et qui ncessitent un chauffage pour des raisons
cintiques et/ou thermodynamiques. Le ballon de raction est quip
d'un rfrigrant afin de recondenser les vapeurs de solvant, de
ractifs ou de produits volatils. Ce montage permet ainsi la
ralisation d'une raction temprature constante, voisine de la
tempratured'bullition du solvant, sans consommation importante de
ce dernier.
Plusieurs ractions de chimie organique se font la temprature
dbullition du solvant de la raction ou bien dun des ractifs
liquides ( cest, en gnral le produit le plus volatil) qui impose la
temprature de la raction.
Montage:
En gnral le montage utilis se compose de:
- Un ballon rd contenant le mlange ractionnel (ce dernier doit
obligatoirement contenir 2 ou 3 pierres ponce pour rgulariser le
chauffage), adapt un chauffe-bain et surmont par un rfrigrant (
boules) dans lequel circule leau entrant par le bas et sortant par
le haut.
- Un thermomtre permet de contrler la temprature de la
raction.
- Toutes les pices ( le ballon et le rfrigrant )doivent tre
fixes par des pinces dune manire indpendante.
- Le rodage du rfrigrant doit tre parfaitement adapt celui du
ballon.
Chauffage Reflux
1- rfrigrant.
2- Ballon.
3- Chauffe-ballon.
4- Sortie de leau.
5- Arrive de leau.
6- Mlange ractionnel.
7- Elvateur.
Montage du chauffage reflux
PRINCIPE:
Le milieu ractionnel est chauff jusqu bullition, les vapeurs
chaudes
montent lintrieur du rfrigrant et se condensent en descendant au
fond du ballon.
Une fois le temps de la raction est termin, dbrancher le
chauffe-bain, soulever le ballon surmont du rfrigrant et laisser
refroidir.
Ne jamais enlever le rfrigrant tandis que la raction nest pas
refroidie,
sinon les vapeurs schapperaient dans la salle.
Rle de la pierre ponce:
Lors dun chauffage reflux ou une cristallisation, on doit mettre
un ou deux
morceaux de pierre ponce pour rgulariser lbullition.
En effet, Lorsquun liquide est chauff, la formation de bulles de
vapeur sa
surface est facilite par la prsence dair dissous dans le
liquide. Les pierres ponce constitues de bulles dair, servent
dorigine des bulles de vapeur dans le milieu, et lbullition se fait
doucement et rgulirement. Dans le cas contraire, les bulles de
vapeur se forment avec difficult et le liquide peut tre port bien
au-dessus de la temprature dbullition. il y a donc surchauffe.
Temps de chauffage:
Le temps de chauffage dune raction reflux se compte partir du
moment o
lbullition commence et non partir du moment o vous avez branch
le chauffe - ballon. Il peut y avoir un dcalage de 10 15 mn entre
ces deux oprations et votre temps de raction serait donc
fausse.
2) Appareil de Soxhlet
Il est notamment utilis pour dplacer les ractions
d'aldolisation-ctolisation dans le sens de la formation des aldols
et des ctols. Dans le cas de la ctolisation-crotonisation de la
propanone, la raction se produit de la faon suivante :
Dans le compartiment suprieur, la propanone dont les vapeurs ont
t recondenses, mise au contact de la base solide, donne la raction
de condensation. Le contenu du compartiment suprieur est ensuite
siphonn et le ballon infrieur s'enrichit peu peu en ctol. Seule
l'actone, plus volatile que les produits, est recycle. Cela permet
d'liminer au fur et mesure les produits du milieu ractionnel et de
dplacer l'quilibre.
II . EXTRACTION PAR SOLVANT
1. PRINCIPE
Lorsquun produit est assez soluble dans deux solvants A et B non
miscibles entre eux, si on le met en prsence des deux solvants, il
se partage entre les deux phases suivant un coefficient de partage
K tel qu lquilibre:
K = Concentration dans A/Concentration dans B
Si A et B sont, par exemple, leau et un solvant organique (ther,
benzne.), les produits auront diffrentes valeurs de K suivant leurs
structures ( voir chapitre cristallisation).
Ceci est utilis pour lextraction dun produit ( ou dune impuret)
partir dune solution obtenue par exemple la fin dune synthse.
Le choix du solvant dextraction rpond aux critres suivants:
- Le solvant ne doit pas tre miscible la phase extraire;
- Le coefficient de partage doit tre aussi favorable que
possible;
- Le produit doit pouvoir tre facilement spar du solvant
(vaporation,
changement de pH), sinon lextraction serait sans intrt.
La quantit de solvant employ dpend de K. Mais un calcul simple
montre quil est prfrable dextraire deux fois par une quantit q de
solvant quune seule fois par 2q. Lexprience indique le nombre
dextractions ncessaires avec une quantit moyenne de solvant.
Lextraction dune solution organique par une solution aqueuse
acide ou basique peut tre un bon procd de purification.
Par exemple , partir dune solution thre, une solution aqueuse
basique extrait les acides ( ou les phnols) en les transformant en
sels RCOO-Na+ ( ou ArO-Na+) solubles dans leau. Au contraire, une
solution aqueuse acide transforme les amines en sels ( ex.:
R3N+H-Cl) solubles dans leau. La rcupration de lacide cherch se
fait par acidification ( ou alcalinisation )de la phase aqueuse do
lacide (ou lamine) insoluble se spare moins quon ne doive len
extraire par lther.
Lextraction dune impuret acide ou basique par une solution
basique, acide ou neutre constitue un lavage de la phase organique.
Un lavage acide ou basique est toujours suivi dun lavage leau
(neutralisation).
Le relargage consiste ajouter un sel minral dans la phase
aqueuse, ce qui diminue en gnral la solubilit dun produit organique
dans leau. Le coefficient de partage est alors modifi en faveur du
solvant organique et lextraction est facilite.
2. Dcantation, extraction
Le but de la dcantation est la sparation de deux phases liquides
non miscibles sous l'action de la pesanteur grce une ampoule
dcanter. On reconnat les phases aqueuse et organique grce leur
densit respective. On peut galement introduire quelques gouttes
d'eau dans l'ampoule et observer vers quelle phase elles
migrent.
BUT
La sparation de deux liquides non miscibles se fera par
dcantation
PRINCIPE Du fait de leur diffrence de densit, au repos dans un
rcipient, les deux liquides,
constituant deux phases distinctes, sont superposs.
Dans le cas o elle est prsente, la phase aqueuse est gnralement
la plus dense, et se retrouve donc dans la partie infrieure du
rcipient.
Mais ceci n'est pas toujours vrai : par exemples dans le cas de
solvants chlors, la
phase aqueuse est au dessus.
MONTAGE Pour raliser la sparation des deux liquides, on utilise
une ampoule dcanter (ou
ampoule brome), spcialement conue cet effet.
Le matriel ncessaire pour raliser une dcantation est le suivant
:
- Ampoule dcanter - Becher - Support tige, pince et noix. -
Support en anneau
PROTOCOLE
L'extraction liquide-liquide consiste faire passer le produit
recherch A d'un solvant S1 dont il est difficile sparer un autre S2
o il sera facilement isolable. Elle est ralise par agitation dans
une ampoule dcanter entre les deux solvants S1 et S2 non miscibles
et elle est d'autant plus efficace que le compos extraire est plus
soluble dans le solvant d'extraction S2 que dans le solvant de
dpart S1.
A T fixe, on dfinit la constante K1/2, appele coefficient de
partage, comme tant le rapport K1/2 =[A1]/[A2]. L'exprience et le
calcul montrent qu'il est prfrable d'extraire n fois avec un
volumeV de solvant S2, plutt qu'avec une fois un volume nV . En
pratique, on effectue en gnral trois extractions successives.
2)Lavage
On appelle lavage la mme opration que l'extraction quand elle a
pour but d'liminer d'un solvant S1des impurets solubles indsirables
(traces de mtaux, de sels, d'acides ou de bases par exemple).
On ajoute souvent un sel l'eau, en gnral NaCI, pour effectuer un
relargage. En effet, les ions structurent la phase aqueuse, rendant
les espces organiques extraire moins solubles.
III.DISTILLATION
I.PRINCIPE
Un liquide plac en vase clos est en quilibre avec sa vapeur. La
pression, appele pression de vapeur saturante du liquide, ne dpend
que de la temprature. La temprature dbullition dune substance
laquelle sa pression de vapeur est gale la pression supporte. La
temprature dbullition la pression atmosphrique ( 760 mm de mercure)
est note t eb(760) = X C.
Si la pression diminue, la temprature dbullition diminue, La
courbe
Log (Pression de vapeur) = f(1/T) est une droite, de pente
variable selon les liquides.
La distillation simple dun liquide pur consiste chauffer le
liquide jusqu sa temprature dbullition , faire passer les vapeurs
mises dans un dispositif qui les refroidit et recueillir le liquide
ainsi condens. La courbe T ( distillation) = f(volume recueilli)
est une droite (T= Constante)
Temprature
Tb
Volume du distillat
La temprature dbullition dun mlange de deux liquides miscibles
est la temprature laquelle la pression de vapeur totale P est gale
la pression atmosphrique. Selon la loi de Raoult pour deux liquides
idaux A et B on a:
P = Pa.na + Pb.nb
Avec Pa et Pb: Pressions de vapeur de A et de B purs.
na et nb:Fractions molaires de A et de B
Si on distille comme plus haut un mlange A + B , la vapeur est
plus riche en compos le plus volatil. Mais la vapeur contient les
deux composs, et une distillation simple ne peut pas les
sparer.
1) distillation fractionnee:
La distillation fractionne est une technique au cours de
laquelle on condense la vapeur enrichie en compos le plus volatil,
puis on le fait bouillir nouveau, ce qui lenrichit nouveau ect dune
manire continue . On peut ainsi obtenir sparment les deux
produits.
Le diagramme temprature composition pour un systme de deux
produits montre par quel trajet, on peut passer du mlange M un
compos presque pur A.
Vapeur
Teb(B)
Liquide + Vapeur
Teb(A)
Liquide
A M
100%A 100% B
Diagramme du systme binaire A,B.
Lappareil dans lequel seffectue ses oprations dbullition et de
condensation successives est une colonne distiller. Elle doit
prsenter une grande surface dchange et fonctionner de manire
rversible. Une srie dquilibre au cours desquels le liquide le plus
volatil se vaporise et la vapeur la moins volatile se condense. La
concentration en compos volatil augmente progressivement de bas en
haut. Dans les colonnes perfectionnes, pour ne pas perturber cet
quilibre, on ne prlve quune petite quantit du liquide arrivant en
haut de la colonne; le reste reflue dans la colonne (importance de
taux de reflux dune colonne).
Lefficacit dune colonne se mesure en plateau thorique. Une
colonne permettant, partir de M ( schma prcdent ), dobtenir un
liquide A 3 plateaux thoriques. Avec une colonne remplissage
ordinaire, il faut plusieurs centimtres pour un seul plateau
thorique. Il existe dexcellentes colonnes (en particulier bande
tournante). La distillation fractionne se schmatise diffremment
suivant lefficacit de la sparation.
Tb Tb Tb
TA TA Ta
Vol Vol Vol
Courbe Thorique Mauvaise Sparation Bonne Sparation
Les liquides miscibles formant un azotrope (mlange point
dbullition fixe) se comportent diffremment de ceux que nous venons
dtudier. Il y a azotropes minimum (cas a, le plus courant, exemple:
eau thanol) ou maximum (cas b, exemple eau- HCl).
On ne peut pas sparer les deux constituants dun azotrope minimum
fractionne (cas c)
Azotrope
TA Tb
Tb
TA Tb
Azotrope T2
Volume
Du distillat
a- Azotrope minimum b- Azotrope maximumc- Azotrope minimum
fractionne
2)DISTILLATION AZEOTROPIQUE
La distillation dun produit formant un azotrope avec leau peut
tre utilise pour sparer ce produit dun mlange contenant diverses
impurets. On chauffe le mlange comme pour le distiller, et
condition quil y ait assez deau, lazotrope distille une temprature
infrieure 100C, cest dire bien avant les impurets dans la plupart
des cas. Cest une mthode assez douce pour obtenir certains produits
situs dans un mlange ractionnel aqueux complexe.
3)ENTRAINEMENT A LA VAPEUR DEAU
Cest une distillation de deux liquides non miscibles, chacun
exerce sa pression de vapeur indpendamment de lautre, la pression
totale est gale la somme des deux pressions de vapeur; le mlange
bout une temprature infrieure au point dbullition de chaque
liquide.
Dans lentranement la vapeur deau, lun des composs est leau , et
le mlange distille toujours au dessous de 100C.
Ceci et trs intressant pour de nombreux composs qui, bien que
peu volatils, ont cependant une pression de vapeur suffisante pour
tre entranables
La technique consiste faire barboter de la vapeur deau dans le
milieu contenant le produit entraner. On ne chauffe pas au dessus
de 100C, cest donc une mthode trs douce pour obtenir un produit
partir dun milieu ractionnel.
VI . DISTILLATION SOUS PRESSION ORDINAIRE
1)Distillation, Hydrodistillation,
Le principe de la distillation qui consiste sparer des
constituants d'un mlange liquide suivant leur temprature respective
d'bullition, fait appel aux lois qui rgissent l'quilibre
liquide-vapeur des mlanges.
2)Distillation fractionne sous pression atmosphrique et sous
pression rduite
La pression de vapeur saturante tant une fonction croissante de
la temprature, on peut diminuer la temprature d'bullition d'un
liquide en abaissant la pression impose. La distillation sous
pression rduite permet ainsi de distiller des liquides peu volatils
ou fragiles. Le gnrateur de pression rduite le plus utilis est la
trompe eau permettant d'avoir une pression comprise entre 12 et 30
mm de mercure.
Le liquide dsir pur n'est en ralit recueilli que lorsque la
temprature en tte de colonne est
constante, gale la temprature d'bullition la pression
d'exprience.
MONTAGE La distillation est une des oprations qui demande le
plus de matriel
- Ballon col rod - Chauffe-ballon - Colonne distiller (tube de
Vigreux) - Rfrigrant eau - Tubes en caoutchouc - Thermomtre -
Support Boy - Becher ou erlenmeyer - Supports tige, pinces et
noix.
PROTOCOLE Le mlange distiller est introduit dans le ballon, avec
2 ou 3 grains de pierre
ponce(qui servent rguler l'bullition). Le ballon est fix au bas
de la colonne distiller, puis plac dans le chauffe-ballon.
Le chauffe-ballon doit tre plac sur un support lvateur qui
permette de le descendre suffisamment pour mettre le ballon en
place (de plus il faut pouvoir interrompre rapidement le chauffage
tout moment. La grande inertie thermique du chauffe-ballon ne
permet pas de le faire par simple coupure de son alimentation
lectrique).
Vrifier l'tanchit des raccords entre les diffrentes parties de
l'appareil. Graisser ventuellement les rodages (trs lgrement).
La circulation d'eau dans le rfrigrant est ralise l'aide de
tuyaux souples reliant d'une part le robinet de l'alimentation en
eau la base du rfrigrant (entre de l'eau), d'autre part le sommet
du rfrigrant l'vier (sortie de l'eau).
La mise en temprature de la colonne doit tre lente pour que la
distillation soit correctement faite.
La surveillance de la distillation doit tre constante. Observer
tout d'abord l'bullition du liquide dans le ballon, puis
l'chauffement de la colonne distiller, puis l'obtention des
premires vapeurs qui viennent se condenser la base du thermomtre et
enfin la formation des premires gouttes de liquide dans le
rfrigrant puis leur coulement dans le rcipient collecteur.
Laisser toujours un peu de liquide au fond du ballon en fin de
distillation. La temprature des vapeurs obtenues, lue sur le
thermomtre, permet de caractriser une substance liquide en donnant
son point d'bullition
2) Distillation sous pression rduite:
(Distillation sous vide)
a)Appareillage: En plus de lappareillage prvu pour la
distillation atmosphrique, il comprend:
Pompe vide:
- Trompe eau (10 20mm de mercure;selon la temprature de
leau)
Pompe huile (10 2mm).
- Un manomtre;
- Un sparateur de fraction, afin quon puisse changer de rcepteur
sans couper le
vide;
- Un gnrateur de bulles dair autre que la pierre ponce, non
efficace sous vide: on emploie un fin tube capillaire.
b)Confection du capillaire:
- Prendre un tube de 5 6 mm de diamtre. Le chauffer dans la
flamme dun petit brleur, en le faisant tourner rgulirement jusqu
ramollissement. Lenlever de la flamme et ltirer rapidement. Sil est
trop gros, le chauffer nouveau dans la flamme en un point ou le
diamtre est de 1mm, et tirer rapidement. Cet tirage en 2 temps
permet dobtenir un trs fin capillaire.
- Lintroduire dans un bouchon perc ou un joint spcial en
lubrifiant le verre la glycrine. La partie paisse du tube doit
traverser entirement le bouchon. Couper la partie fine de faon
quelle aboutisse exactement au fond du ballon. Les bulles dair
sortant du capillaire dans le liquide doivent constituer un fin
courant, lorsque le vide est branch, et non un courant dair
tumultueux.
-Remplir le ballon au maximum aux 2/3 ,disposer le capillaire
,brancher le vide; lorsquil est stable, commencer chauffer et
procder comme la distillation pression ordinaire.
- A la fin de la distillation, arrter le chauffage, attendre le
refroidissement; couper ensuite le vide (dans le cas dune trompe
eau, ouvrir un robinet faisant entrer lair dans le systme avant de
fermer le robinet alimentant la trompe).
Remarque : pour liminer un solvant trs volatil, on utilise un
vaporateur rotatif, appareil permettant d'effectuer rapidement une
distillation sous pression rduite.
2) Hydro distillation
La distillation sous pression rduite permet de diminuer les
risques de dgradation par chauffage. Une autre technique trs
employe est l'entranement la vapeur d'eau ou hydrodistillation.
L'entranement la vapeur est la distillation d'un mlange d'eau et
d'un liquide non miscible de haut point d'bullition. L'intrt est
que quelle que soit la nature du compos organique, le mlange bout
la temprature de l'htro azotrope toujours infrieure 100 C. Cette
technique est utilise le plus souvent pour extraire un compos d'un
mlange temprature modre. Il existe deux types d'entranement la
vapeur : l'entranement ex situ qui consiste injecter de la vapeur
d'eau dans un liquide organique (ce dernier est chauff par la
vapeur puis distill avec elle) et l'entranement in situ o l'eau est
ajoute au mlange purifier et l'ensemble est port bullition. L'
entranement in situ est beaucoup plus simple mettre en oeuvre mais
il n'est valable que pour des produits peu sensibles
l'hydrolyse.
.
PROTOCOLE
Le ballon (A) contient de l'eau et la solution extraire (systme
diphas). Il faut que l'eau soit en excs par rapport la phase
extraire. On chauffe (A) jusqu' l'bullition qui se produit une
temprature infrieure 100 C (infrieure la plus petite des deux
tempratures d'bullition des deux phases liquides). La vapeur est un
mlange de vapeur d'eau et de compos organique et est plus riche en
compos organique que le systme initial. Dans le ballon (B), on a
plac de l'eau qui est porte l'bullition (environ 100 C) et
constitue simplement un gnrateur de vapeur. On poursuit la
distillation en envoyant dans le ballon (A) de la vapeur d'eau gnre
dans le ballon (B).
On est ainsi sr que l'eau sera toujours en excs par rapport au
compos organique dans le ballon (A). L'bullition dans (A) s'arrte
lorsque tout le compos organique a distill et qu'il ne reste plus
que de l'eau. Le distillat est constitu de deux phases liquides :
de l'eau pure dans sa phase et le compos organique pur dans sa
phase.
Remarque : si on continue, la temprature dans (A) va s'lever, et
l'bullition reprendra environ 100 C.
V.CHROMATOGRAPHIE SUR PLAQUE ET SUR COLONNE
1.Generalits
1.1.But de la chromatographie
Les raction organique conduisent presque toujours des mlanges de
produits.
Que les produits liquides ou solides, il est important de
possder une technique permettant:
-De dterminer le nombre de constituant dun mlange .
-De les sparer davoir une hypothse didentification.
Les diffrentes mthodes chromatographiques (sur colonne, sur
plaque, sur papier, en phase gazeuse ) rendent de trs grands
services dans ce domaine.
1.2.Adsorption
On appelle adsorption, l accumulation dun compos (gazeux ou
liquide), sa fixation, essentiellement par des forces
lectrostatiques , la surface qui spare deux phases soit ici, une
phase liquide (le solvant ) et une phase solide (ladsorbant).
Ladsorption tant un phnomne de surface, il importe davoir
ladsorbant (ici: alumine ou silice) sous forme pulvrulente.
1.3.Principe de la chromatographie dadsorption
Les produits sparer seront fixs par une phase solide fixe:d
alumine ou silice.
Cette phase solide fixe est trs polaire . Elle va accrocher ou
adsorber les diffrente molcules et les retenir plus ou moins
suivant leurs polarits respective.
Les molcule les moins polaires seront donc les moins fortement
adsorbes.
On fait circuler le long de l adsorbant une phase liquide mobile
ou luant .Celui-ci va migrer par capillarit le long de la couche d
adsorbant (appele phase stationnaire).
Au cours de cette migration (ou dveloppement) lluant est adsorb,
il remplace le produit qui va sadsorber plus loin et ainsi migrer
lui aussi.
Le dplacement du produit dpend principalement du pouvoir luant
du solvant , de la polarit et de la structure de la substance
tudie, de la capacit d adsorption de la phase stationnaire.
Le dplacement du produit dpend principalement du pouvoir luant
du solvant, de la polarit et de la structure de la substance tudie
, de la capacit d adsorption de la phase stationnaire.
La migration sur la plaque dpend principalement de la nature du
produit tudier,
ce sont les forces de VAN DER WAALS qui sont responsable de
ladsorption des produits sur le support . Les composs les plus
polarisables , ceux qui ont des groupes polaires ou ceux qui
donnent des liaisons H, seront les plus adsorbs .
On observe lordre daffinit croissante pour le support: alcanes
alcnes thers esters ctones alcools acides .
Comme les liaisons H avec Ladsorbant donnent une augmentation de
laffinit, ilest attendu que les liaisons H intramolculaires vont
donner une diminution de laffinit .
Un compos polaire sera lu avec un solvant polaire, un compos non
polaire avec un solvant non polaire .
Si le compos tudi est un mlange, chaque constituant possdant un
coefficient
dadsorption propre et une affinit dtermine pour le solvant
progresse avec une vitesse qui est caractristique de ce constituant
. A la fin du dveloppement, les composants du mlange vont se
trouver en des points diffrents ( X, Y, Z ) sur la chromatographie
.
II. Partie pratique
Nous nous intresserons seulement la chromatographie sur couches
minces ( C.C.M ) qui est une technique danalyse et la
chromatographie sur colonne qui est une technique de purification
.
1)Les adsorbants:
Les principaux adsorbants utiliss sont:
Le silicagel
Lalumine
Le kieselguhr
Les poudre de cellulose et de polyamide
2) Les luants:
On peut dfinir une chelle de solvants de polarit croissante que
lon utilisera dans cet ordre:
-Ether de ptrole, Hexane, Cyclohexane
-CCl4
-Benzene
-CHCl3
-Ether de puis Acetate dthyle
-Acetone
-CH3OH
Lhexane luera les hydrocarbures, mais nentranera pas les composs
possdant dautres fonctions.
L ther luera les thers, ctones et esthers de mme que les
produits moins polaires rests sur la colonne, tels les
hydrocarbures.
Un mlange de deux solvants possdera des proprits luantes
intermdiaires.
3.La chromatographie sur couche mince: C.C.M
La phase est dpose en couche mince sur une plaque. On dpose une
goutte des produits au bas de la plaque, 1cm du bord environ.
Lxtrmit infrieur de la plaque est plonge dans lluant qui va
monter le long de la plaque par capillarit.
Un luant appropri va entraner tous les produits, mais il les
entranera diffremment en fonction de leur polarit.
Un produit donn du mlange est caractris par un Rf donn.(Rapport
frontal)
Rf = distance parcourue par le produit
distance parcourue par lluant pendant le mme temps
0 ( Rf ( 1 la limite du solvant est le front
Les diffrents produits donneront donc chacun un point ou une
tache quon rend visible par diffrentes mthodes de rvlation.
3.1.Application du produit
Il est important
De ne pas mettre trop de produit, sinon la plaque est sature, ce
qui donnerait des tranes, et den mettre suffisamment pour voir les
tches.
De dposer le produit dans une zone aussi ponctuelle pour avoir
des tches nettes. On prparera des tubes capillaires, en tirant un
tube de verre pralablement ramolli dans la flamme dun bec
bunsen.
On prlvera une microgoutte dune solution par capillarit, en
trempant brivement le capillaire dans la solution tudier; la micro
goutte est dpose sur la plaque en touchant trs lgrement la
pellicule dadsorbant avec lextrmit du capillaire.
Faites des tches quasi ponctuelles.
Changez de capillaire quand vous changez de solution.
3.2. Elution
La mthode la plus courante est la suivante:
La plaque sur laquelle les produits ont t dpossest place
verticalement dans une cuve contenant le solvant de dveloppement.
Evitez en manipulant la plaque de la souiller avec vos doigts.
La quantit de solvant est telle que ladsorbant se trouve immerg
jusqu' un niveau infrieur celui des dpts de produits.
Latmosphre de la cuve doit tre sature en solvant. EN effet, lors
de lluant qui migre le long de la couche mince svapore et la
saturation de la cuve limite cette vaporation pour cela, on doit
utiliser une cuve bouche que lon tapisse avec du papier filtre.
On doit introduire la plaque sche en vrifiant que les tches de
produits ne prolongent pas dans la solution.
On laisse s'effectuer la migration jusqu ce que le front du
solvant atteigne les 2 / 3 de la hauteur de la plaque. On retire
alors la plaque de la cuve et on la laisse lair afin que le solvant
qui la mouille svapore.
4.La chromatographie sur colonne
Cest une chromatographie descendante sur un support (contenue
sur une colonne de verre) qui est dj mouill par un luant. On
recueille, au bas de la colonne, le solvant dlution et les produits
en solution dans ce solvant pou rcuprer les produits.
Pratiquement, sur une colonne, on spare des quantits allant de
100mg 5g (parfois plus).
a)Remplissage de la colonne:
On utilise des adsorbants sans liants;
On cherchera donc, un luant, luant qui, en C.C.M donne la
meilleure sparation possible des produits analyser et on utilisera
le mme luant en chromatographie sur colonne. En gnral, la sparation
sera meilleure lorsque les produits sparer ont un Rf( 0.50.
Dans le cas ou on a sparer des composs de Rf, trs diffrents, on
pourra, en cours de chromatographie, augmenter graduellement la
polarit de lluant: on commencera avec un solvant qui fait
convenablement migrer le produit du Rf le plus grand, pour
terminer
On pse la qualit ncessaire dadsorbant: 50( pour 1g de produit
chromatographieer.
Dans le cas des sparations dlicates, on peut doubler ou tripler
cette quantit.
On remplie au 2/3 la colonne de verre par lluant choisi (ne pas
oublier le coton).
On verse dans la colonne , le robinet ferm la quantit dalumine
pese.
cette addition se fait lentement; il tapoter la colonne pour
faciliter le tassement de lalumine. On fait ensuite couler lexcs de
solvant jusqu ce quil affleure le niveau de lalumine.
b)Dpt de la substance sur la colonne
Cette opration doit tre men avec soin. De sa bonne ralisation,
va dpendre de la sparation des composants du mlange
chromatographier.
Un produit liquide peut tre dpos tel quel sur ladsorbant aprs
avoir liminer lexcs de solvant , celui ci devant seulement
affleurer ladsorbant.
Un dpt sans prcaution produira une dformation de la surface de
ladsorbant et nuira une bonne sparation.
Pour viter cela , le dpt se fera laide dune pipette quipe dune
propipette. La pipette sera introduite dans la colonne de sorte que
le produit coule (lentement) directement sur ladsorbant ou le plus
prs possible de celui-ci.
Lorsque le produit sera dpos on rincera le flacon qui la
contenait laide dun solvant . Pour ce rinage , on utilisera la
quantit minimum de solvant .
Le dpt fait , on ouvrira le robinet de la colonne et on fera
couler jusqu ce que tout le dpt soit adsorb.
On ajoutera alors, la pipette, suivant la mme mthode, une faible
quantit dluant qui servira rincer les parois de la colonne qui tait
au contact avec le produit dpos. On fera couler la colonne jusqu ce
que le solvant affleure le niveau de ladsorbant.
On pourra alors remplir la colonne dluant
Adapter une ampoule brome contenant lluant et commencer
llution.
c)- Lluant . Relation avec la C.C.M
Le compertement dune substance en C.C.M peut fournir une
approximative de son comportement sur une colonne du mme
adsorbant.
Cependant il est vidant que les deux mthodes ne vont pas donner
le mme rsultat pusque, dans le cas de la C.C.M le solvant migre sur
une couche sche alors que dans une colonne, cette migration
seffectue dans une couche dj imbibe de solvant. ec un luant quil
fait migrer convenablement le produit de Rf le plus petit.
VI . CONSTANTES PHYSIQUES DES LIQUIDES PURS
INDICE DE REFRACTION
Cest le rapport Nv de la vitesse dune radiation lumineuse dans
le vide sa vitesse dans le milieu considr, une temprature
donne.
On a la relation sini / sinr = Nv
Avec i et r sont les angles dincidence et de rfraction.
Pour les liquides lindice de rfraction est une constante
physique trs importante, utilise comme critre de puret et comme
moyen didentification ( grce aux tables de valeurs)
Dans la plupart des cas, lindice de rfraction dun mlange varie
proportionnellement sa composition et la mesure de lindice de
rfraction peut servir de dosage.
lindice de rfraction par rapport lair est presque gal Nv et cest
lui quon mesure couramment.
On le note n Dt , en effet n varie avec:
- La temprature: n croit quand la temprature dcrot,
approximativement de 0.0004 units par degr C.
- La radiation utilise: On mesure n avec la raie du sodium ( 589
nm), les appareils fonctionnant en lumire blanche sont muni dun
compensateur et sont gradu en nD .
METHODE DE LANGLE CRITIQUE
Lorsque langle dincidence i = 90, r a une valeur limite dite
critique. A ce moment
n = sini / sinr = 1/ sinr et la mesure de r donne directement
n.
On voit que le rayon critique limite une zone de pnombre .
Lobservation de la limite zone claire -zone de pnombre donne
directement r critique cest dire n.
Technique de mesure de n
On dpose une fine couche de liquide entre les prismes Pi et Pr
puis on fait tourner lensemble jusqu une limite nette entre les
deux zones visibles dans la lunette dobservation.
En effet un systme de prisme conduit les rayons rfracts jusqu
cette lunette, solidaire dune autre lunette devant laquelle se
droule la graduation, la plupart des appareils sont gradus
directement en n.
Couche fine
de liquidePi i2
Zone de
Pnombre3 i Pr
2
MANIPULATION DU REFRACTOMETRE
1)Disposer , le thermomtre, mettre en route le circuit deau
temprature constante.
2) Ouvrir les prismes, sassurer que les surfaces en sont
propres. Sinon les nettoyer avec du papier doux imbib dthanol ou
dactone, scher.
3) Introduire le liquide, soit en dposant une goutte ou deux sur
la surface soit, les prismes tant ferms, par un orifice spcial
latral.
4) A laide des diffrents boutons, mettre au point, rgler sa
nettet maximale le champ dobservation, amener la linge de sparation
sur lintersection du rticule et lire lindice de rfraction sur
lchelle de lecture en lclairant convenablement.
5) Nettoyer les primes soigneusement.
VII.FILTRATION, ESSORAGE
Ces deux oprations permettent de sparer les phases solides des
phases liquides d'un mlangehtrogne. Lorsque l'on veut rcuprer la
phase solide on parle d'essorage, lorsque c'est le filtrat on parle
de filtration. On distingue:
-La filtration ou l'essorage par gravit sur filtre papier: le
liquide s'coule sous la seule action de son poids. Cette opration
peut-tre effectue chaud si ncessaire.
-La filtration ou l'essorage par aspiration. une dpression est
cre sous le filtre Bchner
(entonnoir en porcelaine prsentant un tamis larges trous
recouvert d'un filtre papier) ou filtre en
verre fritt (entonnoir prsentant un disque de verre fritt de
porosit fix) ce qui permet d'acclrer
l'opration.
Ces deux oprations permettent de sparer les phases solides des
phases liquides d'un mlange
htrogne. Lorsque l'on veut rcuprer la phase solide on parle
d'essorage, lorsque c'est le filtrat on
parle de filtration. On distingue:
-La filtration ou l'essorage par gravit sur filtre papier: le
liquide s'coule sous la seule action de
son poids. Cette opration peut-tre effectue chaud si
ncessaire.
-La filtration ou l'essorage par aspiration. une dpression est
cre sous le filtre Bchner
(entonnoir en porcelaine prsentant un tamis larges trous
recouvert d'un filtre papier) ou filtre en
verre fritt (entonnoir prsentant un disque de verre fritt de
porosit fix) ce qui permet d'acclrer
l'opration.
IIX. POINT DE FUSION
I. Principe
Le point de fusion est la temprature laquelle un solide passe
ltat liquide. Thermodynamiquement, cest la temprature laquelle la
pression de vapeur du solide est gale la pression de vapeur du
liquide. A cette temprature, les deux phases sont en quilibre.
La plupart des composs solides fondent entre 50C et 300C. Les
points de fusion, faciles mesurer, constituent de bons critres
didentit et de puret.
Deux chantillons dun mme produit ont le mme point de fusion, aux
erreurs dexprience prs. Celles-ci peuvent atteindre, suivant la
puret du produit et la mthode utilise, plusieurs degrs. On doit
utiliser les tables de points de fusion avec prudence pour les
identifications (+/- 5C jusqu 200C, +/- 1C au-del).
Cependant, deux produits ayant le mme point de fusion ne sont
pas ncessairement identiques. Un mlange de deux produits diffrents
fond en gnral plus bas que chacun des deux produits. Cest ce quon
voit sur le diagramme ci-dessous (Ceci seulement dans le cas ou les
composs sont miscibles en phase liquide).
Le diagramme d'quilibre est celui d'un diagramme de deux corps
non miscible l'tat solide, mais entirement miscible l'tat
liquide.
En dsignant par A l' naphtol et B le naphtalne :
1 : cristaux de A et cristaux de B ; 2 : cristaux de A + liquide
(A et B) ;
3 : cristaux de A + liquide (A et B) ; 4 : liquide ( A et B)
A partir du point M0 on refroidit lentement le mlange liquide
:
x0 = (10/128 ) / (10/128 + 40/144) = 0,22.
Lorsque l'on rencontre le liquidus (point M1) apparaissent les
premiers cristaux d' naphtol (T voisin 88C)
La composition du liquide dcrit la courbe M1E.
A 61C la composition de l'eutectique est atteinte dans le
liquide. La temprature reste alors constante jusqu'au point M2,
puis les deux solides A et B sont refroidits (point M3).
Diagramme fusion - solidification d'un alliage binaire:
A une temprature TM, la composition de la phase solide se lit
sur le solidus et celle de la phase liquide sur le liquidus
Un mlange commence fondre au voisinage de Te ( temprature de
fusion de leutictique ) et achve de fondre Tx infrieur Ta et Ta [
si Ta et Ta ne sont pas trop diffrents ]. Cest le cas en
particulier dun produit impur qui peut tre considr comme un mlange
trs riche en lun des constituants.
En pratique: Un mlange fond sur un grand intrvalle de temprature
alors qu un produit pur fond sur un petit intrvalle de temprature (
1 1,5 C en moyenne).
Cette observation permet de distinguer mlanges et corps purs et
destimer le dgr de puret dun produit.
Dans un cahier de laboratoire, un point de fusion doit toujours
tre not sous la forme d un intervalle: Exemple: 75 76,5C.
Des cas particuliers rendent dlicate la mesure dun point de
fusion et son interprtation:
- Le produit peut se dcomposer avant de fondre ou en fondant.
La
vitesse de chauffage modifie alors le rsultats. Il faut donc la
spcifier.
- Le produit peut exister sous plusieurs formes cristallines de
points
de fusion diffrents qui se transforment lune en lautre par
chauffage. Avec un chauffage assez lent, on peut observer les
fusions et cristallisations successives et enfin le derniers point
de fusion.
- Le produit se sublime avant de fondre. On peut alors prendre
le point
de fusion sous prssion, ce qui ne le modifie pas mais lve la
tempratur de sublimation.
Diffrentes mthodes de mesure de points de fusion
Les mthodes de mesure sont de deux sortes:
1) Chauffage progressive dun milieu contenant un chatillon de
solide plac
dans un petit tube dit tube capillaire a ct d un thrmomtre.
Plusieurs appareils sont utiliss
a- Bloc de laiton travers de petits trous pour les tubes
capillaire et le thrmomtre, avec fentre pour lclairage et
lobservation.
b- Bains dhuile : Ballon long col
Appareil de thiele
Appareil de Buchi ; perfectionn, muni dun systeme
dagitation, dun clairage et dun programmateur de chauffage.
2) Projection sur une surface mtallique lisse, de temprature
connue, dun peu de solide, et observation instantanne : le produit
fond ou ne fond pas. Plusieurs appareils :
a- Bloc Maquenne : on chauffe progressivement une plaque de
cuivre.
b- Banc de Kofler : une plaque chauffe prsente lquilibre un
gradient de temprature entre ses deux extrmits ( 40 250 C ).
Le microscope platine chauffants permet une observation trs fine
de fusion lors dun chauffage progressif.
Dans tous les cas, les solides tudier doivent tre parfaitement
secs et finement pulvriss. Juste avant deffectuer une mesure, on
crase une petite quantit de produit laide dune spatule sur une
plaque poreuse qui absorbe les dernires traces dhumidit et de
solvant .
Appareils
Fonctionnement
Inconvnients et photos
Koffler
Il s'agit d'une plaque qui est chauffe l'aide de rsistances
fournissant un gradient de temprature de 50 250C. On dpose alors
une pointe de spatule de produit que l'on dplace le long du banc
l'aide de la spatule. On visualise ensuite la fonte du compos et on
note la temprature l'aide d'une graduation.
La prcision n'est pas trs bonne.
Buch
Cet apppareil plus complexe possde un bain d'huile que l'on peut
faire monter la temprature dsire grce un thermostat. Le solide dans
ce cas est dpos dans un capillaire bouch si le solide est
sublimable et la fonte visualise l'aide d'une loupe. on lit la
temprature directement l'aide d'un thermomtre.
Le bain d'huile est plus long chauffer.
TECHNIQUES DE MESURE DE POINT DE FUSION
1)Tube capillaire Plong dans un appareil de Bchi.
Prparer un tube parois mince ( 1 1.5mm de diamtre) et de 6 8 cm
de long ( cest dire que ce tube est qualifi de capillaire ), scell
une extrmit. Disposer en tas une petite quantit de solide finement
pulvris et sch sur la plaque poreuse. Faire entrer une petite
quantit de produit dans le tube, le faire descendre en tapotant.
Une hauteur de produit de 2 3 mm suffit.
Mettre en marche lappareil ( interrupteur gnral et clairage).
Couper la programmation de temprature. Chauffer assez rapidement,
laide du potentiomtre gradu, jusqu 10 ou 15C au dessous du point de
fusion. Placer le tube dans le bain. Quand la temprature indique
par le potentiomtre est atteinte, enclencher le programme
daccroissement de temprature choisi ( 0,2 5C/mn ), observer
lchantillon et noter le point de fusion ( qui peut tre un
intervalle). Il est possible tout moment darrter la monte de
temprature ( Stop).
En routine, on choisira une vitesse de chauffe de 1 3C/mn.
Si on ne connat pas le point de fusion cherch, on fait dabord
une mesure approximative en se servant du potentiomtre seul, puis
on fait la meure prcise avec un autre chantillon.
On peut prendre plusieurs points de fusion simultanment, ce qui
est utile pour comparer un inconnu ou un mlange un produit
donn.
2-Bloc Maquenne
Rgler un chauffage lent (de 2 3C/mn). Projeter aussitt quelques
cristaux
fins et secs sur la plaque, peu prs au niveau du rservoir du
thermomtre. Sassurer quils ne fondent pas. Les essuyer. En remettre
quelques instants plus tard. Sils fondent, noter la temprature;
sinon, les essuyer et en remettre ect.., jusqu la fusion. Nettoyer
et refroidir la plaque.
3-Banc de Kofler
Une fois le banc est en quilibre thermique, projeter une fine
trane de cristaux fins et secs sur la
plaque, pour reprer lendroit o la fusion se produit. Dplacer le
chariot afin de pointer le grand index cet endroit; le petit index
donne alors la temprature approximative de fusion T. Essuyer la
plaque. Choisir dans la boite spciale un produit talon fondant une
temprature voisine de T. En projeter sur la plaque. Dterminer avec
prcision la ligne de transition entre la zone cristallise et la
zone fondue de ce produit; dplacer le chariot afin de pointer
exactement le grand index sur cette ligne, puis dplacer le petit
index afin quil que exactement la temprature de fusion de ltalon.
Essuyer la plaque. Ne plus toucher au petit index. Projeter le
produit tudier. Pointer exactement le grand index comme ci- dessus:
Le petit index indique la temprature de fusion exacte ( qui peut
tre ventuellement un intervalle et non une valeur). Essuyer la
plaque.
Il faut talonner avant chaque mesure de point de fusion.
III. REMARQUE
Bien que le point de fusion soit la constante physique la plus
couramment utilise pour les solides, on peut aussi utiliser comme
critre de puret ou moyen didentification, les mthodes
chromatographiques, trs efficaces.
IIX .CRISTALLISATION
I. Principe:
La purification dun solide se fait le plus souvent par
cristallisation. La
purification par cristallisation est fonde sur le fait trs gnral
que le produits organiques sont plus solubles dans les solvants
chauds que dans les solvants froids.
Le solide purifier est dissout dans le solvant chauff sa
temprature dbullition. La solution chaude est filtre pour sparer
toutes les impurets insolubles. Puis la solution est refroidie et
les cristaux se forment tandis ce que les impurets restent en
solution dans leau mre.
Finalement, les cristaux sont essors. Si le solide ainsi obtenu
nest pas pure, on recommence toute lopration avec le mme solvant ou
un autre.
Le choix du solvant est dict par les considrations
suivantes:
- le solide purifier doit y tre beaucoup plus soluble chaud qu
froid.
- Les impurets doivent y tre trs insolubles mme chaud ou
trs solubles mme froid (ce qui est souvent le cas si limpuret
est peu concentr).
Il y a donc deux relations gouvernant la cristallisation:
1) Temprature Solubilit
La solubilit croit gnralement avec la temprature mais seule
lexprience
permet de savoir comment.
2)Structure Solubilit
La solubilit est dtermine par lexprience mais prvisible
grossirement laide de quelques rgles gnrales.
- Un produit est soluble dans les solvants qui lui ressemblent
par exemple:
* leau dissout les composs ioniques, ou les composs qui ont
plusieurs fonctions OH, -COOH, -CONH2,.Et non les carbures et
les drivs halogns.
* Le Benzne, lther, lther de ptrole (Hydrocarbures) dissolvent
les hydrocarbures, les drivs halogns et les composs dont la partie
radicale R est plus importante que la partie fonction OH, -COOH,
-CONH2
*Les solvants miscibles leau ( Mthanol, Ethanol, Acide Actique )
ont des proprits intermdiaires entre lther et leau. Lactone est un
peu meilleur solvant que lthanol.
*lther de ptrole est en gnral un moins bon solvant que lther et
le benzne. Le ttrachlorure de carbone et le chloroforme sont
analogues lther
*Le pouvoir dissolvant croit avec le point dbullition.
A partir de ces quelques rgles, des essais exprimentaux doivent
permettre de trouver un solvant convenable pour la cristallisation
dun solide donn.
N.B: Le solvant doit galement:
Ne pas tre ractif avec le solut.
Ne pas tre toxique ni inflammable ( sinon prendre des
prcautions).
Mais assez souvent une substance est trop soluble dans un
solvant et trop insoluble dans un autre, pour une cristallisation
correcte. On utilise alors des couples de solvants, Par exemple:
Mthanol - Eau, Ethanol - Eau, Ether - Actone, Benzne - Ether de
ptrole, Ether - Ether de ptrole, Actate dthyle Ethanol ect...
II. TECHNIQUE
Chaque opration dune cristallisation doit tre faite
soigneusement.
1)Dissolution dans le solvant bouillant
On utilise une fiole erlenmeyer ou un ballon auquel on adapte un
rfrigrant. On chauffe selon la temprature dbullition du solvant
soit au bain marie, soit sur plaque chauffante, ou sur bec
bunsen.
Dans lerlenmeyer, mettre le solide finement pulvris et ajouter
un peu de solvant. Si la dissolution est incomplte rajouter de
petites quantits de solvant et faire bouillir quelques temps aprs
chaque addition. Agiter la fiole pendant tout ce temps. Procder
ainsi jusqu dissolution totale.
2)Dcoloration de la solution
Frquemment, la solution est colore par des impurets. On sen
dbarrasse par absorption sur du charbon actif, en ajoutant une
petite quantit de noir dcolorant et en faisant bouillir 2 3
minutes.
3)Filtration de la solution chaude.
Cette opration est ncessaire quand la solution contient des
impurets
insolubles et ventuellement le noir dcolorant. On filtre le plus
rapidement possible en employant un entonnoir et un filtre plis,
pour viter une cristallisation.
Baguette de
verre
Solution filtrer
Support
Papier Filtre
Entounoir
Bucher
Filtrat
Montage de Filtration
4) Refroidissement et Cristallisation
Cette opration se fait dans un erlenmeyer ferm dans le but
dobtenir des
cristaux purs. IL faut laisser aux molcules le temps de se
cristalliser.
Si la cristallisation tarde se faire, on lenduit par
introduction dun germe ou
Par grattage. On na pas intrt provoquer une cristallisation trs
rapide, qui donne des cristaux impures et petits.
5) Filtration sous vide
La filtration sous vide est employe, soit pour isoler un solide
provenant dun mlange ractionnel ou dun solvant de
recristallisation, soit pour liminer des impurets disperses dans un
grand volume de liquide.
On essore les cristaux sur un bchner muni dune rondelle de
papier dispose plat, pos sur une fiole a essorer et reli au vide
dune trompe eaupour crer le vide. On verse rapidement cristaux et
solution en se servant dune spatule. Ds que le solide est rassembl
sur le bchner, on le presse et on le tasse fortement avec la
spatule.
Pour laver les cristaux, on coupe le vide, on verse un peu du
solvant froid, on remue au besoin et on remet le vide.
6) Schage
Cette opration peut se faire lair, en pressant avec plusieurs
paisseurs de papier filtre, ou bien chaud, dans une tuve (Laisser
20C dcart avec le point de fusion du solide), ou encore dans une
enceinte (dessiccateur) contenant un agent desschant (par exemple
P2O5 ou KOH), pression ordinaire ou sous vide selon les cas.
7) Remarque:
Pour la recristallisation dans un couple de solvants, effectuer
les oprations 1), 2) et 3) avec le premier solvant.
Puis avant 4) ajouter progressivement chaud, le deuxime solvant
jusqu apparition dun trouble. Revenir alors une solution limpide en
rchauffant et (ou) en ajoutant quelques gouttes du premier solvant.
Ensuite refroidir selon 4).
8)Test de solubilit: Choix du solvant
Pulvriser soigneusement un peu de solide sur une plaque poreuse.
En mettre une petite quantit (environ 0.1 g ), prise la spatule,
dans un tube essais. Ajouter un solvant goutte goutte, en agitant
avec un agitateur en verre poli . aprs laddition de 1 ml, observer
soigneusement.
Si la dissolution est incomplte froid (Temprature ambiante), le
solvant ne convient pas pour une cristallisation.
Sinon chauffer peu peu en agitant jusqu douce bullition. Si la
dissolution est totale, le solide est soluble chaud dans ce
solvant, qui peut donc convenir pour la cristallisation.
Sinon ajouter des portions de 0,5 ml de solvant jusqu
dissolution. Arrter
3 ml. A ce point, le solide est trs peu soluble ( ou mme pas du
tout), et on doit chercher un autre solvant de cristallisation.
A partir dune solution chaude limpide obtenue, refroidir
lentement en grattant les parois du tube. Observer la vitesse de
formation des cristaux et leur qualit. Noter les proportions de
solut et de solvant.
En dduire le meilleur solvant de cristallisation.
Si aucun solvant ne semble convenir, essayer un mlange de
solvants.
SOLVANTS USUELS
Solvant
Formule
Teb(C)
Densit
Miscibilit/eau
Danger dinflammation
Eau
H2O
100
1
+
0
Ether de ptrole
-
++++
Ether
(C2H5)2O
34.6
0.71
-
++++
Actone
(CH3)2CO
56
0.79
+
+++
Chloroforme
CHCl3
61.3
1.48
-
0
Mthanol
CH3OH
64.7
0.79
+
++
Ttrachlorure de carbone
CCl4
76.7
1.59
-
0
Actatedthyle
CH3COOC2H5
77
0.90
-
++
Ethanol
C2H5OH
78
0.81
+
++
Benzne
C6H6
80
0.88
-
++++
Acide actique
CH3COOH
118
1.05
+
+
Nitrobezne
C6H5NO2
211
1.20
-
+
IX. Calcul de rendement
Le rendement dun produit est le rapport du poids obtenu
rellement au poids thorique:
Rt % = (Poids obtenu / poids thorique) x 100
Le poids thorique est le poids de produit qui se formerait si la
raction tait complte stoechiomtriquement.
Exemples:
Acide + Alcool Ester + Eau
1 mole 1 mole 1 mole 1 mole
Masses M1M2M3M4
molculaires
Poids P1P2P3P4
( Thorique) ( Thorique)
Par rapport lacide P3/M3 = P1/M1 P3 (Thorique) = P1x M3/M1
Par rapport lalcool P3/M3 = P2/M2 P3(Thorique) = P2 x M3/M2
Si on est parti du mme nombre de moles dacide et dalcool, ces
deux calculs donnent le mme rsultat P3 et le rendement est:
Rt % = (Poids obtenu / P3 ) x 100
Mais si lun des ractifs est mis en excs (afin daugmenter le
rendement par dplacement de lquilibre chimique), il est logique de
calculer le rendement par rapport celui des ractifs qui est en
dfaut (lexcs de lautre ne pouvant entrer en raction).
Donc il faut calculer P3 judicieusement et prciser: rendement
par rapport lacide ou par rapport lalcool.
REMARQUE
1) Cest le ractif le moins cher qui est mis en excs.
2) Le rendement varie beaucoup selon la raction.. Il faut donc
comparer le rendement quon obtient avec celui obtenu en gnral pour
la raction tudi.
3) Dans une raction du type.
2CH3COOH ( CH3CO)2O + H2O
2 moles 1mole 1mole
M1 M2
P1 P2 (thorique)
La raction est totale si:
2moles 1mole, cest dire:
2.P2/M2 = P1/M1
P2 (thorique)=1/2P1.M2/M1
Il faut donc quilibrer lquation de raction avant de calculer le
rendement.
ESTC- Gnie des Procds - 1re Anne - T.P. Chimie Organique
Gnralits Page - 31/31 -
