Chapitre 4 : Identification d`espèces chimiques
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Chimie 2nde – 2007/2008 Chapitre 4 : Identification d’espèces chimiques 3) Indice de réfraction Chapitre 4 : Identification d'espèces chimiques I. Introduction L'indice de réfraction d'un milieu exprime la vitesse de propagation de la lumière au sein de ce milieu. Lorsque l'on réalise une extraction ou une synthèse chimique, on obtient un mélange de plusieurs espèces chimiques. Il faut ensuite identifier chaque espèce chimique. Pour cela on peut utiliser différentes méthodes: - L’étude des caractéristiques physiques des espèces chimiques. - La chromatographie. II. Caractéristiques physiques Les caractéristiques physiques d'une espèce chimique constituent sa carte d'identité. En mesurant les caractéristiques physiques d'une espèce chimique on peut l’identifier et vérifier sa pureté. 1) Températures de changement d'état Les températures de changement d'état d'un corps pur sont caractéristiques de ce corps mais elles dépendent de la pression (en haut de l'Everest l'eau bout à moins de 100 alors que dans une cocotte minute c'est le contraire.). Nous considérerons tous les changements d'état sous la pression atmosphérique standard (P=1,013105 Pa). a) Température de fusion : III. La Chromatographie 1) Notions préliminaires a) La capillarité : Voici quelques observations dans des situations de la vie courante : - Une tache d'encre s'étale sur du papier buvard - Le café migre dans un sucre - La sève monte dans les arbres - L'humidité se propage dans les murs en plâtre Toutes ces observations illustrent le phénomène de capillarité. Les milieux solides poreux (comme un sucre ou du buvard) favorisent la migration des liquides par capillarité. b) Vitesse de migration : Manip. : - On verse dans un premier bécher un peu d'eau distillée. - On verse dans un deuxième bécher la même quantité de sirop de menthe. - Dans les deux béchers on plonge simultanément une bandelette de papier buvard. - Après quelques instants on compare la hauteur atteinte par les deux liquides. Conclusion : la vitesse de migration sur support poreux dépend de la substance considérée. Cette différence de vitesse de migration va nous permettre de séparer différentes substances. La température de fusion d'une espèce est la température à laquelle cette espèce passe de l'état solide à l'état liquide. 2) Principe de la chromatographie b) Température d'ébullition : La température d'ébullition d'une espèce est la température à laquelle cette espèce passe de l'état liquide à l'état gazeux (ou vapeur). 2) Masse volumique La masse volumique ρ d'une substance chimique est le rapport de la masse m (en kg) d'un échantillon de cette substance et de son volume V (en m3). m On a donc la formule : ρ = avec m en kg, V en m3 et en kg.m-3 V Lors d’une chromatographie on définit deux phases: La phase stationnaire : c’est le support solide fixe. Exemples : le buvard, le sucre.... Si la phase stationnaire est un support mince, on parle de chromatographie sur couche mince (CCM). L'éluant : c’est le solvant liquide qui migre par capillarité en entraînant les substances à séparer. Exemples : l'eau, le sirop, le café... Lors d'une chromatographie, le mélange est déposé sur la phase stationnaire et il Chimie 2nde – 2007/2008 Chapitre 4 : Identification d’espèces chimiques est entraîné par l'éluant qui migre par capillarité. Les constituants du mélange se séparent car chaque espèce migre a une vitesse différente. 3) Exploitation d’une chromatographie a) La révélation : Après migration chaque substance donne une tache sur le support. Ces taches peuvent être visibles à l’œil nu sinon, elles doivent être révélées. Cette détection peut se faire par pulvérisation d'un réactif caractéristique, par immersion dans un bain de permanganate de potassium ou de vapeur de diiode ou bien par observation à la lumière UV si la plaque de silice comporte un indicateur de fluorescence. b) L’analyse du chromatogramme : Un chromatogramme comprend autant de taches que d'espèces chimiques contenues dans le mélange analysé. Pour caractériser la migration d'une espèce, la hauteur h de sa tache ne suffit pas car celle si dépend de la nature de la phase stationnaire et de l'éluant utilisés. Pour caractériser correctement la tache d'une espèce on définit le rapport frontal. Le rapport frontal d'une espèce chimique est le rapport de la hauteur h de sa tache et de la hauteur H atteinte par l'éluant. On a donc la formule : Rf = h H avec h en cm et H en cm Remarque : Rf est un nombre sans unité toujours inférieur à 1. 4) Mode opératoire d’une CCM Voir Activité
