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PCSI Brizeux
TP N°2
Altmayer-Henzien 2016-2017
TP N°2 : RÉACTION DE CANNIZZARO - PARTIE 1 : TECHNIQUES DE SÉPARATION
Objectif : Le but de ce TP est de mettre en œuvre des techniques de séparation (de deux liquides non
miscibles ou d'un mélange liquide/solide) à la suite d'une synthèse.
I. Introduction : La réaction de Cannizzaro
Le benzaldéhyde est utilisé dans l'industrie agro-alimentaire comme arôme (odeur d'amande amère).
En présence d'une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium (Na+ + HO−), le benzaldéhyde est susceptible
de réagir sur lui-même selon la réaction de Cannizzaro :
O
O
H
2
+
ion
hydroxyde
benzaldéhyde
O
HO −
ion benzoate
OH
+
alcool benzylique
On forme l'alcool benzylique (antiseptique à large spectre bactéricide et fongicide) ainsi que l'ion benzoate,
base conjuguée de l'acide benzoïque (couple C6H5COOH/C6H5COO−). L'acide benzoïque est utilisé comme
conservateur et agent fongicide dans de nombreuses boissons "light" sous la codification E210.
Document 1 : Données physiques et sécurité
Composé
Benzaldéhyde
Alcool
benzylique
Acide
benzoïque
(C6H5COOH)
Benzoate de
sodium
−
(C6H5COO ,
+
Na )
Ether
diéthylique
Et2O
Masse
molaire
−1
(g·mol )
106
108
122
-
-
Tfus
(°C)
−56
−15
122
-
-
Teb
(°C)
178
205
-
-
35
Densité
Solubilité
Autres données
utiles
1,04
Dans l'eau : faible
Dans l'éther : très
élevée
Miscible avec
l'alcool
benzylique
1,04
Dans l'eau : assez
−1
faible 40 g·L à 17 °C
Dans l'éther : très
élevée
Indice de
réfraction
𝑛!!" = 1,5384
-
Dans l'eau :
−1
1,5 g·L à 10 °C
−1
2,4 g·L à 25 °C
−1
68 g·L à 95 °C
Dans l'éther : faible
−1
(2,4 g·L à 25 °C)
Couple
C6H5COOH/
−
C6H5COO :
pKA = 4,2
-
Dans l'eau : très élevée
−1
(400 g·L à 20 °C)
Dans l'éther : nulle
Base conjuguée
de l'acide
benzoïque
0,70
Faiblement miscible
avec l'eau
-
Sécurité
Nocif par ingestion.
Peut causer des
irritations
oculaires.
Nocif par ingestion
ou inhalation.
Nocif par ingestion.
Peut causer des
irritations
oculaires.
Peut causer des
irritations
oculaires.
Nocif par ingestion.
Peut causer
somnolence et
vertige.
Très inflammable.
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II. Travail préparatoire
1. Dans quel état physique est l'acide benzoïque à la température du laboratoire ? C'est sous cette forme
qu'il faudra le récupérer en fin de TP.
2. Calculer les quantités de matière des réactifs engagés dans la réaction de Cannizzaro. (Donnée
supplémentaire : MNaOH = 40 g·mol−1)
3. Déterminer le volume de benzaldéhyde qu'il a fallu prélever ainsi que la quantité de matière maximale
d'acide benzoïque qu'il est possible de former si la réaction est quantitative (=quasi-totale).
4. Ecrire l'équation de la réaction acido-basique pouvant avoir lieu entre l'ion benzoate C6H5COO− et de
l'acide chlorhydrique. (Donnée supplémentaire : On précise que l'acide chlorhydrique est un acide fort : dans
l'eau, il forme H3O+(aq) et Cl−(aq).) Cette réaction est dite "exothermique ": la température du milieu
réactionnel augmente.
5. Tracer le diagramme de prédominance de l'acide benzoïque.
Document 2 : Diagramme de prédominance d'un couple acide/base
Soit AH/A− un couple acide/base dont le pKA est donné. Le diagramme de prédominance est représenté cidessous :
III. Séparation des produits formés lors de la réaction de Cannizzaro
Consignes :
»
L’organisation lors d’un TP est primordiale. Avant de commencer la manipulation, il est obligatoire de
lire intégralement l’énoncé. Les temps d’attente devront être exploités au mieux (anticipation des
prochaines étapes du protocole, rédaction du compte-rendu, préparation des calculs pour le
rendement…).
»
Il vous est demandé d’être particulièrement vigilants en ce qui concerne la sécurité. Les produits
doivent être manipulés avec le matériel de protection adapté. Vous veillerez à ce que votre paillasse
soit en permanence propre et bien rangée.
Sur votre paillasse, se trouve un erlenmeyer de 100 mL contenant le milieu réactionnel à l'issue d'une
réaction de Cannizzaro. Pour cela, 2,0 g d'hydroxyde de sodium ont été dissous dans 4,0 mL d'eau puis 5,0 g
de benzaldéhyde ont été ajoutés à cette solution basique. Un barreau aimanté a été introduit et le mélange
réactionnel a été agité à température ambiante pendant 48 h (erlenmeyer bouché).
On obtient ainsi un mélange constitué principalement d'alcool benzylique et de benzoate de sodium dans
l'eau. Le milieu est très basique (car HO− est en excès). Il peut éventuellement rester du benzaldéhyde si la
réaction n'a pas été quantitative (= quasi-totale).
Le but est d'effectuer la séparation des produits de la réaction, de manière à récupérer uniquement l'acide
benzoïque.
Utiliser l'ensemble des documents ainsi que les fiches TP distribuées pour :
» Proposer un protocole pour séparer les constituants du mélange ;
» Récupérer et isoler l'acide benzoïque.
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Document 3 : Matériel à disposition
•
•
•
•
•
•
•
Erlenmeyer contenant le mélange à séparer
Ether diéthylique
Solution d'acide chlorhydrique à 6 mol·L−1
(Attention, solution très concentrée)
Glace pilée
Erlenmeyers de 100 mL
Eprouvette graduée
Agitateur magnétique + barreau aimanté
•
•
•
•
•
•
•
Ampoule à décanter + bouchon + support
1 entonnoir en verre
Cristallisoir
Ampoule de coulée + support
Papier pH + baguette en verre + coupelle
1 entonnoir Büchner + fiole à vide
Filtres ronds
IV. Consignes et questions supplémentaires pour le compte-rendu
Document 4 : Critères généraux de rédaction d'un compte-rendu complet dans le cahier de TP
»
»
»
»
»
»
Travail soigné (lisible, aéré, résultats encadrés).
L'objectif des manipulations est rappelé.
S'il n'est pas fourni dans l'énoncé du TP, le protocole des manipulations doit être détaillé : un
expérimentateur avisé doit pouvoir refaire les manipulations à l'aide de votre compte-rendu. Un
schéma légendé est souhaitable.
Les résultats expérimentaux et observations figurent clairement.
L'exploitation des résultats est détaillée avec rigueur (les formules utilisées sont rappelées ; les
courbes éventuelles sont jointes au compte-rendu, munies de leur titre, légende, ... ; les calculs
détaillés ; les résultats sont présentés si possible avec leur incertitude).
Les résultats sont validés par une conclusion objective, et éventuellement comparés à des grandeurs
tabulées.
Q1. Combien de phases y a-t-il dans le milieu réactionnel au début du TP ? Donner la composition de
chacune des phases.
Q2. Réaliser un organigramme bilan permettant de récupérer et isoler l'acide benzoïque d'une part ainsi
que l'alcool benzylique d'autre part.
Q3. Détailler le protocole mené pour séparer la phase contenant l'ion benzoate de celle contenant l'alcool
benzylique. Faire un schéma légendé de la verrerie utilisée avec son contenu.
Q4. Détailler le protocole mené pour isoler l'acide benzoïque. Indiquer l'aspect du produit obtenu.
Q5. Indiquer le rendement brut de la synthèse, calculé à partir de la quantité d'acide benzoïque obtenue.
Conclusion : Un des produits de la réaction de Cannizzaro, l'acide benzoïque, a vraisemblablement été
isolé, mais.... comment en être sûrs ?? Est-ce bien le produit attendu ? Est-il pur ? On mettra en œuvre
différentes techniques de purification et d'analyse dans le prochain TP afin de répondre à ces questions.
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V. Evaluation
Compétences
Evaluation
S’approprier
• Lire et comprendre l’énoncé, se
mobiliser en cohérence avec les
consignes.
Analyser
• Proposer ou justifier les étapes de
traitement d’une synthèse organique.
Réaliser
• Respecter les consignes de sécurité.
• Organiser son poste de travail.
• Mettre en œuvre une extraction
liquide-liquide
• Séparer un liquide et un solide et laver
un solide.
• Mettre en œuvre une pesée « à masse
constante » d’un solide.
Valider
• Déterminer
synthèse.
le
rendement
d’une
Communiquer
• Utiliser un vocabulaire précis.
• Présenter, formuler une proposition,
une argumentation ou une conclusion
de manière cohérente, complète et
compréhensible.
• Rédiger un compte-rendu soigné et
organisé.
Etre autonome, faire
preuve d’initiatives
• Travailler seul, prendre des initiatives.
• Analyser ses difficultés et demander
une aide pertinente.
• Travailler rapidement.
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