Certains esters sont utilisés dans l`industrie agro

TP : Application des mélanges binaires
Tracé d’in diagramme binaire maphtalène-paradichlorobenzène
Estérification et Deanstark
 Préparer les questions 1, 2, 3, 4 et 12.
I)
Préparation d’un ester : l’acétate d’isoamyle
Certains esters sont utilisés dans l'industrie agro-alimentaire
pour simuler un arôme dans une préparation. On se propose ici
de synthétiser l'acétate d'isoamyle (arôme de banane).
La réaction entre l’acide acétique ( ou éthanoïque ) et l’alcool
isoamylique ( ou 3-méthylbutan1-ol ) a lieu en présence d'acide
paratoluènesulfonique (APTS) qui est un acide fort.
•
Arrêter le chauffage quand le volume d’eau recueilli
dans le tube gradué est égal à celui calculé ( Q4 ).
Commencer la partie II) pendant les temps de
chauffage .
Questions :
Q1) Donner le bilan de cette réaction.
L'équilibre est déplacé par distillation azéotropique de l'eau
formée en présence de cyclohexane ; le cyclohexane et l'eau,
non miscibles à l'état liquide, forment un hétéroazéotrope que
l'on récupère dans la colonne graduée de l'appareil de DeanStark.
1- Estérification
•
•
Dans le ballon, verser l'acide acétique pur (8,5 mL),
l'alcool isoamylique (13 mL) et le cyclohexane (30
mL) ; ajouter 0,15g d'APTS et deux grains de pierre
ponce.
Installer l’appareil de Dean-Stark, le réfrigérant à eau ;
verser dans le tube gradué du Dean stark du
cyclohexane jusqu’à ca qu’il déborde dans le ballon
puis chauffer à reflux ( faire vérifier le montage avant le
chauffage).
Q2) A quoi sert l’APTS ? Donner sa formule semi-développée.
Peut on le remplacer par de l’acide sulfurique ?
Q3) Le cyclohexane et l’eau n’étant pas miscibles, deux phases
apparaissent dans la colonne graduée du Deanstark ; où se
trouve la phase aqueuse ?
Q4) Calculer le volume d’eau produit si la réaction est totale.
2- Purification
•
Transférer, sans pertes, le mélange, préalablement
refroidi, dans une ampoule à décanter fixée sur un
anneau.
1
•
•
Laver la phase orga avec 2 fois 10 mL d’une solution
d'hydrogénocarbonate de sodium à 10 %, puis avec 10
mL d'une solution saturée de chlorure de sodium.
Sécher la phase organique avec du sulfate de sodium
anhydre ; filtrer directement sur le ballon de 100 mL que
vous aurez lavé et séché.
4- Analyse de l’ester
Q9)
Peser la quantité d'ester synthétisé. Noter la valeur de votre
pesée.
Q10) Calculer le rendement de la réaction d’estérification.
Q11) Mesurer l'indice de réfraction ; noter la valeur trouvée.
Chercher l'indice de réfraction de l’ester dans le Handbook
puis conclure.
Questions :
Si le temps, tracer le spectre IR de votre produit et analyser les raies.
Q5) Quelle espèce est responsable du dégagement gazeux ?
Q6) A quoi sert le lavage avec la solution d'hydrogénocarbonate de
sodium ?
Données :
 densités :
Q7) A quoi sert le lavage avec la solution saturée de chlorure de
sodium ? Comment appelle-t-on cette technique ?
acide acétique : 1,049
alcool isoamylique : 0,809
cyclohexane : 0,778
3- Elimination du cyclohexane
Q8)
•
Placer le ballon dans le chauffe-ballon puis installer la
colonne à distiller et le réfrigérant à eau
horizontalement.
•
Distiller rapidement le cyclohexane.
Noter la température du palier de distillation.
 Masses molaires en g/mol :
H:1
C : 12
O : 16
 Températures d’ébullition sous 1 bar en °C :
acide acétique : 118
alcool isoamylique : 129
cyclohexane : 81
ester : 142
2
• Plonger le capteur de température dans le liquide fondu puis fixer
rapidement le tube sur le support à l’aide d’une pince et d’une noix
et démarrer l’acquisition.
II) Tracé d’un diagramme binaire solide liquide :
naphtalène-paradichlorobenzène
ATTENTION : il faut éviter les courants d’air et les déplacements
autour de ce tube !
1. Principe
Pour des échantillons de composition donnée, on trace la courbe de
refroidissement et on relève les températures de début et de fin de
changement d’état. On en déduit le tracé du diagramme isobare d’équilibre
liquide-solide pour le mélange.
2. Préparation des échantillons
Chaque binôme étudiera les courbes de refroidissement de 4 tubes dont
la composition est donnée par le tableau ci-dessous ( bien noter sur
chaque tube son n° ).
•
Chaque groupe complétera le tableau suivant à partir de l’analyse des
courbes de refroidissement obtenues :
Tube
n°
xN
Tdébut
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
cristallisation
Tfin
cristallisation
•
Peser précisément des quantités de naphtalène (mn) et de
paradichlorobenzène (mp) voisines de celles indiquées dans le tableau
ci-dessous et les placer dans un bain marie jusqu’à fusion totale du
mélange.
Tube
n°
mn
mp
xN
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
0
6
0,6
5,4
1,2
4,8
1,8
4,2
2,4
3,6
3,0
3,0
3,6
2,4
4,2
1,8
4,8
1,2
5,4
0,6
6
0
Q12) Calculer la fraction molaire du naphtalène ( xN )dans les mélanges.
• Vous chaufferez à nouveau chaque mélange jusqu’à la fusion
complète puis sous la hotte, vous verserez rapidement le mélange
fondu sur le papier filtre placé dans un bécher.
4. Diagramme binaire solide-liquide
Q13) Tracer le diagramme d'équilibre liquide-solide de ce mélange.
Q14) Déterminer la composition et la température de fusion de
l’eutectique.
3. Courbes de refroidissement
•
Q15) Evaluer les chaleurs latentes de fusion des deux corps purs.
Allumer l’ordinateur portable, installer l’interface ( marguerite ) et le
capteur de température.
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