Eau pH1

Généralités 2
Extraction
Coefficient de Partage KP
Coefficient de Distribution KD
1
G2 Extraction définitions
Le café est le produit d’une extraction liquidesolide de café moulu.
La vinaigrette est un mélange biphasique dans
lequel le sel est extrait dans la phase aqueuse,
le vinaigre.
Une anesthésie est une extraction gaz-liquide:
l’anesthésique inhalé est extrait dans le sang
2
G2 Extraction définitions
L’extraction d’un produit d’un solvant A dans un solvant B a
lieu entre deux solvants non miscibles.
En règle générale, il s’agit d’une phase aqueuse et d’une
phase organique.
La phase aqueuse peut être d’acidité variable (pH 1 à 14)
Il y a de nombreux solvants organique pouvant servir de
phase organique à condition de ne pas être miscible à
l’eau!
3
G2 Extraction
1) Où est quel phase?
A: le premier solvant présent dans
l’ampoule reste au bas de l’ampoule
B: c’est toujours la phase aqueuse qui se
situe au bas de l’ampoule
C: c’est le solvant à plus haut poids
volumique qui se situe au bas de l’ampoule
2) Pourquoi dégazer à l’étape 2?
A: pour éviter une explosion due à
l’accroissement de pression interne
B: c’est optionnel
C: pour laisser respirer les solutions
3) Pourquoi enlever le bouchon à l’étape 3?
A: pour ne pas le perdre
B: pour laisser entrer l’air permettant ainsi
un écoulement laminaire par le robinet
C: c’est optionnel
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http://culturesciences.chimie.ens.fr/node/891
G2 valeur de KP et lipophilie
Tout composé, en présence d’une solution biphasique comprenant une phase organique et
une phase aqueuse, se partagera selon sa solubilité dans chacune des phases en présence.
Le coefficient de partage est défini comme:
KP = [composé]phase organique / [composé]phase aqueuse
Un composé plus soluble dans la phase organique que dans la phase aqueuse aura un KP>1
montrant un caractère hydrophobe ou lipophile. A l’inverse un composé plus soluble dans la
phase aqueuse que dans la phase organique aqueuse aura un KP<1 montrant un caractère
hydrophile.
En général, dans la littérature on parle de log P: logP est synonyme de logKP.
5
G2 KP
Le coefficient de partage est défini comme:
KP = [composé]phase organique / [composé]phase aqueuse
Pour un couple de solvant donné, KP est une constante
Pour déterminer un KP, il faut (choisir les réponses correctes)
A: mesurer [composé]phase organique et [composé]phase aqueuse
B: mesurer [composé]phase aqueuse et connaître la quantité totale
de composé
C: mesurer [composé]phase organique
D: mesurer [composé]phase aqueuse
6
G2
Trois expériences seront à réaliser en trois jours:
•
G2A: détermination d’un coefficient de partage KP
Et comparaison d’efficacité d’extractions
pages 8-9
•
G2B: le coefficient de distribution KD
pages 10-13
Un composé peut changer de polarité en fonction du pH ce qui affectera sa
solubilité, donc son KP  d’où la nécessité de la notion de KD
•
a
G2C:
pages 14-17
séparation de 3 composés avec des propriétés acido-basiques différentes par
une série d’extractions successives entre une phase organique et des phases
aqueuses à différents pH
Pour être prêts à réaliser ces expériences, compléter les fiches réponses que vous
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rendrez à votre assistant avant chaque expérience
G2A
Première partie expérimentale:
Détermination du coefficient de partage de l’acide propionique dans un système
toluène/eau
Comment se distribue un composé entre deux phases immiscibles?
toluène
Acide propionique
KP = [ac. prop.]toluène / [ac. prop]eau
eau
Concentration ?
Questions:
1) KP est-elle une constante (A) ou une variable (B) pour un système donné (produit/phase1/phase2) ?
2) Quels critères influencent cette distribution? Trouver la réponse correcte
(A) les volumes des phases; (B) les solvants choisis
Deuxième partie expérimentale:
Comparaison d’efficacité d’une extraction à volume V (ci-dessus) avec deux extractions
successives à volumes V/2 (ci-dessous)
toluène
toluène
eau1
eau 2
3) Laquelle de ces deux
Laquelle
solutions
sera plussera
concentrée?
plus
(A) Première
expérience
concentrée?
(B) Deuxième expérience
eau1
eau 2
Concentration ?
8
G2A - exercice
Première partie:
30 moles de médicament
KP = [mol]tol/[mol]eau
toluène
eau
Vtoluène =Veau = 1
1) Calculer KP
A: 1
B: 2
C: 3
30 moles de médicament selon KP défini ci-dessus: distribuer les moles
KP = [mol]tol/[mol]eau
Vtoluène = 2 ; Veau 1 = Veau 2 = 1
toluène
toluène
Eau 1
Eau 2
2) Où sont les 30 moles?
A: 20 dans toluène et 10 dans H2O
B: 22 dans toluène et 8 dans H2O
C: 24 dans toluène et 6 dans H2O
Eau 2
Eau 1
3) La fraction toluène est
extraite avec un nouveau
volume d’eau. Comment se
répartissent les vingt-quatre
molécules?
A: environ 20 dans toluène
et 4 dans H2O
B: environ 19 dans toluène
et 5 dans H2O
C: environ 18 dans toluène
et 6 dans H2O
4) Calculer les moles contenues dans les phases aqueuses eau et eau1+eau2. La quelle
contient davantage de moles? Eau (A) ou eau1+eau2 (B) ?
5) Pour extraire le médicament dans l’eau vaut-il mieux
A: procéder à une seule extraction avec un volume identique eau
B: procéder à deux extractions successives avec deux «demi»-volumes eau1 puis eau2
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G2B
G2B: détermination du coefficient de distribution KD de l’acide salicylique
Lorsqu’un composé existe sous différents états d’ionisation selon l’acidité de la solution aqueuse,
sa solubilité aqueuse change en fonction du pH de la solution aqueuse.
Un acide par exemple est déprotoné en milieu aqueux basique devenant ainsi très soluble:
sa concentration en phase aqueuse (basique) est accrue.
On définit alors un coefficient de distribution qui tient compte du pH
KD (pH) = [ac. sal.]phase organique/[ac.sal.]eau pH
Dans ce TP G2B, les coefficients de partage à pH1 et à pH8 de l’acide salicylique seront déterminés
CHCl3
KD (pH1)
Acide salicylique
Eau pH1
KD (pH1) = [ac. sal.]CHCl3/[ac. sal.]eau pH1
KD (pH8)
CHCl3
Eau pH8
KD (pH12) = [ac. sal.]CHCl3/[ac. sal.]eau pH12
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G2B
G2B: le coefficient de distribution KD
CHCl3
KD (pH1) ?
Acide salicylique
KD (pH8)?
Eau pH1
CHCl3
Eau pH8
Dans l’acide salicylique
1) Identifier les sites acides et basiques
A: acide carboxylique B: phénol C: aromatique D: alcool
2) Quel est le pKa de l’acide carboxylique de l’acide salicylique ?
A: 1 B: 3 C:8 D:13
3) Quel est le pKa du phénol de l’acide salicylique?
A: 1 B: 3 C:8 D:13
4) Sous quelle forme l’acide salicylique se trouve à pH 1
5) pH 5
6) pH8
7) pH14
8) ionisation impossible
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A
B
C
D
G2B
G2B: le coefficient de distribution
CHCl3
KD ?
Acide salicylique
K D?
Eau pH1
CHCl3
Eau pH8
Voici les trois états d’ionisation de l’acide salicylique
1) Laquelle ou lesquelles sont soluble(S) en milieux aqueux?
A
Si on introduit des cristaux d’acide
sous quelle forme seront-ils?
2) H2O à pH1
4) H2O à pH8
6) CHCl3
B
C
dans les milieux suivants,
3) seront-ils solubles A: oui B: non
5) seront-ils solubles A: oui B: non
7) seront-ils solubles A: oui B: non
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G2B TP
H2O pH1
H2O pH8
CHCl3
CHCl3
1) Au vu des réponses de la page
précédente, dans quel
compartiment y aura-t-il
davantage d’acide salicylique?
3) Au vu des réponses de la page
précédente, dans quel
compartiment y aura-t-il
davantage d’acide salicylique?
A: phase aqueuse
B: phase organique
A: phase aqueuse
B: phase organique
2) Sachant que
4) Sachant que
KD (pH1) = [ac sal]phase
organique/[ac sal]eau pH1
est-ce que KD (pH1) >1 (A) ou KD (pH1) <1 (B)
KD (pH8) = [ac sal]phase organique/[ac sal]eau pH8
est-ce que KD (pH8) >1 (A) ou KD (pH8) <1 (B)
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G2C Séparation de 3 composés de différente acidité
Identifier les fonctions présentes sur les trois produits ci-dessous.
Imine
A
Éther
B
Acide carboxylique
C
Ester
D
Amide
E
Amine
F
1) aspirine
2) phénacétine
3) caféine
Lesquelles de ces fonctions sont
Imine
A
Éther
B
Acide
carboxylique
C
Ester
D
Amide
E
Amine
F
4) Acide ?
5) On
Basique
? donc conclure que
peut
6) l’aspirine est acide (A) / neutre (B) / basique (C)
7) la phénacétine est acide (A) / neutre (B) / basique (C)
8) la caféine est acide (A) / neutre (B) / basique (C)
14
G2C
•
Séparation de 3 composés de différente acidité
Si le pKa de l’aspirine est de 3.5 et le pKa de l’acide conjugué de la caféine est d’environ 0,
sous quelle forme se trouvera chacun des composés dans les milieux rencontrés
lors de l’expérience G2C?
A
D
C
B
H2O HCl 4M
Caféine
Aspirine
Phénacétine
E
H2O NaHCO3 0.5M
Chloroforme
5)
6)
1)
2)
3)
7)
8)
9)
4)
15
•
G2C
Séparation de 3 composés de différente acidité
Quelle(s) molécule(s) sont présentes dans chacune des cases de ce tableau?
1)
2)
3)
A
4)
5)
6)
D
C
7)
B
8)
E
9)
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