PCBrizeux TPN°6-Correction Altmayer-Henzien2015-2016 TPN°6:OXYDATIONDUMENTHOLENMENTHONEPARL'EAUDEJAVEL:CORRECTION III.Questions 1. Demi-équationsélectroniquesetéquation-bilan: 𝐻𝐶𝑙𝑂 + 𝐻 ! + 2𝑒 ! = 𝐶𝑙 ! + 𝐻! 𝑂 𝑚𝑒𝑛𝑡ℎ𝑜𝑙 = 𝑚𝑒𝑛𝑡ℎ𝑜𝑛𝑒 + 2𝐻 ! + 2𝑒 ! 𝑚𝑒𝑛𝑡ℎ𝑜𝑙 + 𝐻𝐶𝑙𝑂 = 𝑚𝑒𝑛𝑡ℎ𝑜𝑛𝑒 + 𝐶𝑙 ! + 𝐻! 𝑂 + 𝐻 ! 2. Onveutintroduire0,0125moldementhol: 𝑚!"#$!!" = 𝑛!"#$!!" × 𝑀!"#$!!" = 0,0125 × 156,3 = 1,95 𝑚𝑜𝑙 3. Montage: 4. Remarque:Lescalculssonteffectuéspourlegroupe2,pourlequelleberlingotd'eaudeJavelétaità 18°chl,etlaquantitéintroduiteest20mL. 1LdecetteeaudeJavelplacéeenmilieuacideforme18Ldedichlore.Ecrivonsl'équationdeformationde dichlore.Lescouplesconsidéréssont:𝐻𝐶𝑙𝑂/𝐶𝑙! et𝐶𝑙! /𝐶𝑙 ! 2𝐻𝐶𝑙𝑂 + 2𝐻 ! + 2𝑒 ! = 𝐶𝑙! + 2𝐻! 𝑂 × 1 2 2𝐶𝑙 ! = 𝐶𝑙! + 2𝑒 ! × 1 2 𝐻𝐶𝑙𝑂 + 𝐻 ! + 𝐶𝑙 ! = 𝐶𝑙! + 𝐻! 𝑂 Pour n moles de HClO introduites, il y a n moles de dichlore produit. Dans un litre d'eau de Javel, il y a donc: 10! × 18 ∙ 10!! = 0,739 𝑚𝑜𝑙 𝑅𝑇 8,314 × 293 Laquantitéd'eaudeJavelintroduite(pour20mL)estdonc: 𝑛= 𝑃𝑉!"! = 𝑛!"#$%&'!#( = 0,739 × 20 ∙ 10!! = 0,0148 𝑚𝑜𝑙 Lementholestdoncendéfaut. Remarque:Explicationpourlegroupe1pourlequellaréactionatrèsmalfonctionné:Leberlingotd'eaude Javel utilisé posait 2 problèmes : Il s'agissait d'eau de Jabel "anti-éclaboussures", contenant donc un gélifiant, ce qui a gêné la mise en solution de l'eau de Javel lors de l'ajout dans le ballon. De plus, il ne contenant qu'une eau de Javel à 9°chl, la quantité de matière introduite était seulement de 3,7 mmol, le mentholétaitdoncenexcès!NormalquelesCCMmontrentquasimentseulementlaprésencedementhol enfinderéaction. 5. EnsuperposantlesdiagrammesE-pHduchloreetdel'eau,onobservequelesionshypochloriteClO−et l'eauH2Oontdesdomainesdestabilitédisjoints: 1/3 PCBrizeux TPN°6-Correction Altmayer-Henzien2015-2016 1,23 O2 H2O IlyadoncréactionentreClO etl'eau,doncselonladateducondionnement,lateneurréelledelasolution − enionshypochloriteestpusfaiblequecelleindiquéesurl'étiquette.Cetteréactionestcependantlente. 6. Si l'on chauffe, on a un alcool (le menthol) en présence d'acide : on risque d'effectuer une déshydratationdel'alcooletdeformerunalcène: H+ HO Δ menthol 7. Sitropd'eaudeJavelestajoutée,elleneréagitpasdirectement:onobtientunesolutiond'eaudeJavel enmilieuacide,cequivaprovoquerlarétro-dismutationdel'eaudeJavelendichlore: 𝐻𝐶𝑙𝑂 + 𝐻 ! + 𝐶𝑙 ! = 𝐶𝑙! + 𝐻! 𝑂 8. Laréactionestexothermique,ilyaalorsrisquequelasolutionsoitàébullition: unréfrigérantseraitnécessairepourreliquéfierlesvapeursémises.Unballon bicoldoitalorsêtreutilisé(cfmontageci-contre). Nousn'avonspasutilisécetteversiondumontagecarnousnedisposionsquede tropgrandsbicolspourlefaiblevolumedemilieuréactionnel. 9. LepremiertestauKIutilisésertàvérifierquel'eaudeJavelaétéintroduiteen excès.EnsuperposantlesdiagrammesE-pHduchloreetdel'iode,onconstate queHClOetI−ontdesdomainesdestabilitédisjoints. Ilseproduitdonclaréactionsuivante: 2𝐼 ! = 𝐼! + 2𝑒 ! 𝐻𝐶𝑙𝑂 + 𝐻 ! + 2𝑒 ! = 𝐶𝑙 ! + 𝐻! 𝑂 𝐻𝐶𝑙𝑂 + 2𝐼 ! + 𝐻 ! = 𝐶𝑙 ! + 𝐼! + 𝐻! 𝑂 Il y a formation de diiode, c'est pourquoi la bandelette de papierprendunecouleurjauneoubrune. LedeuxièmetestauKIsertàvérifierquelerested'eaudeJavel abienétédétruite. IO3− 10. LaspatuledesulfitedesodiumaprèslepremiertestauKI sertàdétruirel'excèsd'eaudeJavel: I2 I− 2/3 PCBrizeux TPN°6-Correction Altmayer-Henzien2015-2016 𝐻𝐶𝑙𝑂 + 𝐻 ! + 2𝑒 ! = 𝐶𝑙 ! + 𝐻! 𝑂 𝑆𝑂!!! + 𝐻! 𝑂 = 𝑆𝑂!!! + 2𝐻 ! + 2𝑒 ! 𝑆𝑂!!! + 𝐻𝐶𝑙𝑂 = 𝑆𝑂!!! + 𝐶𝑙 ! + 𝐻 ! 11. Il faut tout d'abord extraire le peu de menthone dissoute dans la phase aqueuse à l'aide d'éther diéthylique. On récupère la phase organique. On effectue plusieurs lavages basiques à l'aide d'une solutiondesoudepouréliminerlestracesacidesprésentesenphaseorganique.Aprèschaquelavage, onvérifielapHdelaphaseaqueuseetons'arrêtequandelleestbasique.Onsècheensuitelaphase organiquedansunerlenmeyeràl'aidedesulfatedemagnésiumanhydre.Enfin,onfiltrelasolutionsur unfiltreplisséplacédansunentonnoirsec,etonrécupèrelasolutiondansunballonsec.Lesolvantest enfinévaporéàl'aided'unévaporateurrotatif. 12. Danslecasd'unlavage,leproduitd'intérêtestenphaseorganique,onlavelaphaseorganiqueavec unephaseaqueusepourluienleversesimpuretés.Leproduitn'apaschangédephase. Dans le cas d'une extraction, le produit est en phase aqueuse, on l'extrait avec une phase organique pourrécupérerleproduit.Leproduitachangédephase. 13. Le menthol est le réactif limitant, on attend donc 𝑚!"#$!!"#,!! = 𝑛!"# 𝑀!"#$!!"# = 0,0125 × 154,3 = 1,93 𝑔dementhone. ℛ= 𝑚!"#$!!"#,!"# 𝑚!"#$!!"#,!! 14. Chromatographiesurcouchemince: On observe 2 taches dans le produit, dont l'une correspond au menthol de départ, et l'autre au produit formé, certainement la menthone. Le produit obtenu est donc 1 : menthol (réactif initial) impur,laréactionn'apasététotale. 2 : produit brut obtenu LementholpeutétablirdesliaisonsHaveclasilice,doncilva 3 : co-dépôt (= 1 + 2) êtreplusretenusurlesupportetmoinsmigreravecl'éluant, tandisquelamenthone,quinepeutpasétablirdeliaisonsH va être entraînée par l'éluant, c'est pourquoi son rapport frontal(0,66)estsupérieuràceluidumenthol(0,39). 15. La CCM montre que le produit brut est impur. Ce résultat est confirmé par la mesure de l'indice de 1 2 3 réfractionquiestdifférentdeceluidelamenthone(1,442). 16. Lamenthoneestunliquide,onpourraitlapurifierpardistillationfractionnéesouspressionréduite(car satempératured'ébullitionestélevée),ouparchromatographiesurcolonne. 17. Spectre Bandescaractéristiques Composé −1 environ3000cm :vibrationd'élongationC−H A environ1710cm−1:vibrationd'élongationC=O menthone −1 environ1500cm :vibrationdedéformationC−H environ3300cm−1(large):vibrationd'élongationO−H B environ3000cm−1:vibrationd'élongationC−H menthol −1 environ1500cm :vibrationdedéformationC−H DanslespectreIRdelamenthone,onobserveuntrèslégerpicvers3300cm−1,indiquantunetrèsfaible proportiondementholdanslamenthonesynthétisée. 3/3