BACCALAUREAT TECHNOLOGIQUE - SESSION 2012 SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE LABORATOIRE

BACCALAUREAT TECHNOLOGIQUE - SESSION 2012
SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE LABORATOIRE
Spécialité : Chimie de Laboratoire et de Procédés industriels
Epreuve Techniques de laboratoire
Durée : 4 heures
Coefficient : 7
SUJET N° 43
PREPARATION DU 2-METHYLHEXAN-2-OL
On se propose dans un premier temps de synthétiser le bromure de butylmagnésium par réaction
du magnésium sur le 1-bromobutane puis de faire réagir le magnésien formé sur l’acétone
(propanone) pour obtenir finalement le 2-méthylhexan-2-ol.
I. DONNEES
Magnésium
M = 24.32 g.mol-1 d = 1,70
Tf= 651 °C
Métal combustible, brûle dans la vapeur d’eau.
Ne pas utiliser d’eau pour éteindre un feu de magnésium.
1-bromobutane
d = 1,28
Teb= 100-104 °C
M = 137 g.mol
Inflammable et irritant pour les yeux et les voies respiratoires.
Insoluble dans l’eau, soluble dans l’éther diéthylique.
Propanone (acétone)
M = 58 g.mol-1
d = 0,79
Teb = 56 °C
Très inflammable et irritant.
Miscible à l’eau en toutes proportions.
2-méthylhexan-2-ol
M = 116.2 g.mol
Inflammable.
Acide sulfurique
M = 98 g.mol-1
d = 1,83
pureté (en masse) : 98 %
Très corrosif, à utiliser avec des gants.
Réaction exothermique avec l'eau.
Ether diéthylique
M = 74,12 g.mol-1 d = 0,71
Teb = 34.6 °C
Extrêmement inflammable ; peut former des peroxydes explosifs.
Non miscible à l'eau, miscible aux solvants organiques.
Carbonate de
potassium anhydre
(K2CO3)
M = 138,21 g.mol-1
Nocif par inhalation, ingestion et contact avec la peau.
Irritant pour les yeux, la peau et les voies respiratoires.
Diiode
Nocif par inhalation et par contact avec la peau.
Très toxique pour les organismes aquatiques.
Peu soluble dans l’eau, soluble dans l’éther diéthylique.
-1
-1
d = 0,81
Teb = 141-142 °C
Attention toute la verrerie doit être rigoureusement sèche.
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II. MODE OPERATOIRE
1. Synthèse
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Étape 1 : préparation de l’organomagnésien
Préparer un montage composé d’un ballon tricol de 250 mL surmonté d'un réfrigérant à reflux
muni d’un tube de chlorure de calcium anhydre, équipé d’une ampoule de coulée isobare et
d'un système d'agitation.
Introduire dans le ballon sec 4,1 g de magnésium sec, une pointe de spatule de diiode et
20 mL d’éther diéthylique anhydre.
Préparer un mélange de 18 mL de 1-bromobutane dans 17 mL d’éther diéthylique anhydre et
l’introduire dans l’ampoule de coulée.
Verser environ 5 mL du mélange dans le tricol, agiter doucement. Si la réaction ne démarre
pas (légère ébullition), chauffer doucement avec un bain d’eau tiède.
Quand la réaction à démarré (et non avant) ajouter le reste de la solution de 1-bromobutane
goutte à goutte à une vitesse telle que le mélange bouille doucement sans chauffage
extérieur. (Prévoir un bain de glace si jamais la réaction s’emballe).
Quand tout le mélange a été ajouté, chauffer à reflux au bain-marie pendant 10 min.
Étape 2 : réaction de l’organomagnésien avec l’acétone
Placer dans l’ampoule de coulée un mélange de 13 mL d’acétone dans 10 mL d’éther
diéthylique anhydre. Régler le débit à 1 ou 2 gouttes par seconde de façon que le mélange
bouille doucement.
Quand tout le mélange a été ajouté, chauffer doucement au bain-marie à reflux pendant
10 min.
Refroidir dans la glace.
Étape 3 : hydrolyse du mélange réactionnel
Introduire dans l’ampoule de coulée la solution diluée d’acide sulfurique fournie.
Verser ce mélange goutte à goutte sur le mélange réactionnel en refroidissant (bain d’eau
glacée) et en agitant. L’addition doit durer environ 30 min.
2. Obtention du 2-méthylhexan-2-ol
• Verser l’ensemble dans une ampoule à décanter et séparer les deux phases, à conserver (V1,
phase éthérée ; V2, phase aqueuse).
• Extraire la phase aqueuse (V2) avec 30 mL d’éther diéthylique.
• Mélanger la phase éthérée récupérée (V3) à la précédente (V1) et laisser de côté la phase
aqueuse (V2).
• Laver les phases éthérées mélangées (V1 + V3) avec 40 mL d’hydrogénocarbonate à 5 %
puis avec 50 mL d’eau.
• Récupérer la phase organique dans un erlenmeyer de 250 mL et la sécher sur carbonate de
potassium anhydre.
• Filtrer sur laine de verre et récupérer le filtrat dans un ballon.
3. Purification
• Réaliser un montage de distillation simple.
• Éliminer l’éther diéthylique puis distiller le produit.
• Peser la masse de produit obtenu.
4. Contrôle de pureté
• Mesurer l’indice de réfraction du produit obtenu ; noter la température T.
• Effectuer la correction de température pour donner l’indice à 20 °C grâce à la relation :
20
T
n = n + 0,00045 (T - 20), T en °C.
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III. COMPTE RENDU
Compléter la feuille de résultats donnée en page 5/5.
1. La synthèse
1.1. Écrire l’équation de la réaction mettant en jeu le magnésium et le 1-bromobutane.
1.2. L’organomagnésien formé précédemment réagit avec la propanone. Écrire l’équation de la
réaction.
1.3. L’hydrolyse acide du produit obtenu en 1.2. conduit au 2-méthylhexan-2-ol. Écrire l’équation
de la réaction d’hydrolyse.
2. Le rendement de la préparation
2.1. Déterminer, en justifiant les calculs, les quantités de matière de tous les réactifs introduits ;
en déduire la nature du réactif limitant.
2.2. Calculer la masse théorique de 2-méthylhexan-2-ol attendue.
2.3. Exprimer et calculer le rendement R de la préparation.
3. Le mode opératoire
3.1. Expliquer pourquoi la verrerie doit être bien sèche lors les étapes 1. et 2. de la synthèse.
Écrire l’équation de la réaction parasite qui risque de se produire en présence d’eau.
3.2. Schématiser l’ampoule à décanter lors de la séparation des phases V1 et V2. Faire
l’inventaire des espèces chimiques dans chaque phase.
3.3. Donner trois méthodes pour trouver l’emplacement d’une phase aqueuse dans l’ampoule à
décanter.
3.4. Expliquer pourquoi l’hydrolyse acide du mélange réactionnel doit se faire à froid, sachant que
l’alcool fabriqué est tertiaire.
3.5. Écrire l’équation de la réaction qui se produit lors de l’addition d’hydrogénocarbonate.
4. Contrôles de pureté.
Proposer un test chimique simple qui permettrait de montrer que la fonction cétone a disparu au
cours de la réaction.
5. Spectroscopie infrarouge.
Repérer sur le spectre IR fournis (page 4/5), les bandes caractéristiques du 2-méthylhexan-2-ol.
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SPECTRE IR DU 2-METHYLHEXAN-2-OL
(film liquide)
Nombre d'onde, cm-1
Spectre obtenu à partir de : http://riodb01.ibase.aist.go.jp/sdbs/cgi-bin/direct_frame_top.cgi
Sujet 43
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NOM :
Prénom :
FEUILLE DE RESULTATS
Masse de produit purifié :
m=
Rendement :
R=
Aspect du produit :
Température d’ébullition du produit :
Téb =
Indice de réfraction du produit :
n=
Indice de réfraction corrigé :
n20 =
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àT=
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