Techniques expérimentales en chimie organique
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Techniques expérimentales en chimie organique Montage à reflux Permet de chauffer un milieu réactionnel (raisons cinétiques et/ou thermodynamiques) sans pertes de matière Garde à chlorure de calcium Au-dessus du réfrigérant à eau pour piéger l’eau de l’atmosphère Dean-Stark Entraînement hétéroazéotropique de l’ eau en créant un hétéroazéotrope (Teb la plus basse du diagramme) avec solvant non miscible à l’eau comme toluène, cyclohexane. Permet de déplacer un équilibre dans le sens de formation d’eau : acétalisation, estérification. CCM Permet d’analyser un mélange réactionnel : pureté d’un produit, suivi d’une réaction, élaboration d’une chromatographie sur colonne (voir plus loin) Technique qui repose sur la différence d’affinités d’un constituant vis-à-vis d’une phase liquide mobile par capillarité (éluant = mélange de solvants) (solubilité) et les affinités avec une phase solide fixe (silice par exemple) (phénomènes d’adsorption). Selon l’intensité relative de ces affinités, le constituant migrera plus ou moins haut (rapport frontal) le long de la phase fixe. La révélation permet de mettre en évidence les différents constituants du mélange. Isolement d’un brut (pas encore purifié) : deux cas Filtration sous vide : Bücner Le produit précipite dans le milieu réactionnel (non soluble). On filtre dous vide sur Büchner ou verre fritté (en fixant la fiole à vide) pour récupérer le solide brut. Le produit est soluble dans Extraction liquide-liquide (ampoule à décanter). On choisit un solvant non le milieu réactionnel miscible au milieu réactionnel dans lequel le produit voulu est plus soluble. On extrait 3 fois la phase d’origine (aqueuse souvent) par le solvant d’extraction. On réunit les phases organiques obtenues (qui contiennent le produit), on les lave (pour neutraliser des H+ ou HO-) puis on sèche la phase organique sur sulfate de magnésium anhydre. Après filtration sur coton( !) du desséchant, on évapore rapidement le solvant sous vide à l’évaporateur rotatif. Le produit brut est ainsi isolé sous forme d’un solide ou d’un liquide. Purification du produit brut Purification d’un solide Recristallisation : Montage à reflux Technique qui repose sur la différence de solubilité du produit et de ses impuretés dans un solvant donné. On choisit un solvant dans lequel le produit est soluble à chaud (reflux du solvant) mais insoluble à froid ( recristallise à froid). Les impuretés, elles, sont solubles à chaud et à froid. En filtrant sous vide on récupère le solide, les impuretés restent en solution. Purification d’un liquide Distillation fractionnée efficace si le mélange ne conduit pas à des homoazéotropes (dans ce cas on ne peut séparer totalement les deux constituants). Les températures d’ébullition des composés doivent être très différentes Δ T> 10°C Purification solide et liquide Chromatographie sur colonne : idem à la CCM mais la silice est déposée dans une colonne. Le produit brut est déposé sous forme liquide (en haut de colonne), on entraîne ce mélange liquide (élue) à l’aide de solvants de polarités croissantes. Le constituant le moins polaire sort en premier de la colonne (moins retanu par la silice polaire) , ensuite les constituants polaires plus retenus sur la silice. Il y a séparation des différents constituants (récupérables séparément) et donc purification du liquide initial Identification d’un produit Solide Point de fusion : Banc Köfler Liquide Tout composé Indice de réfraction nTD = 1,.... avec réfractomètre d’Abbe Température d’ébullition sous P mesurée lors de purification par distillation Spectroscopies IR et RMN 1H Différents dosages en chimie analytique Dosage volumétrique Indicateur coloré de pH, d’oxydoréduction, complexation… I2 dosé par thiosulfate S2O32- I2 + amidon = complexe bleu-violet Dosage Potentiométrique à courant nul (pas de générateur) Millivolmètre et deux électrodes Dosage pH-métrique pH-mètre = millivolmètre étalonné en pH avec deux solutions tampons Dosage oxydoréduction Electrode de référence ECS ou Ag/AgCl/Cl-// Electrode au calomel Electrode indicatrice Electrode au calomel avec protection allonge au nitrate de potassium Electrode d’argent Electrode au calomel Electrode de Pt Electrode de verre Dosage des ions chlorure par nitrate d’argent Dosage des ions Fe2+ par Ce4+ Dosage potentiométrique à courant non nul Dosage conductimétrique (Voir exercice avec Hg 2+ et Y4-) conductimètre = Ohmmètre [S.m -1 ] σ = f(V) La réaction de dosage doit faire intervenir des ions H+conduit mieux puis HO- Dosage spectrophotométrique Spectrophotomètre avec rayonnement incident UVVisible Dosage polarimétrique Loi de Beer- Lambert A = ε l C Loi de Biot à λ fixé α = [α] l C dépend de T, et rayonnement (D) D = doublet du sodium 589 et 589,5 nm
