COMMENT IDENTIFIER UNE ESPECE CHIMIQUE - ?· PAR SA MASSE VOLUMIQUE ou SA DENSITÉ ... La piscine a…

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    12-Sep-2018

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  • 2nde sciences physiques et chimiques LA SANT comment extraire et identifier une espce chimique ?

    COMMENT EXTRAIRE DE LANATURE DES ESPCES

    CHIMIQUES ? COMMENT IDENTIFIER CES

    ESPECES ?1) Comment extraire de la nature des espces

    chimiques ? Le plus souvent, lHomme se trouve confront des substances qui sont des mlanges despces chimiques. Il faut parfois les sparer pour les utiliser.

    Pour ce faire, il utilise diffrentes techniques dextraction :

    1. Lexpression qui consiste extraire le jus dun fruit.2. La dcantation (solide / liquide) et (liquide / liquide). Exemple : eau bouseuse et cas

    des liquides non miscibles.3. La dcoction ou linfusion.4. Lextraction par un solvant ou la macration.5. La distillation.6. Lhydrodistillation ou entranement la vapeur (Essence de Lavande)

    Voici en dtail deux de ces mthodes :

    A/ L'EXTRACTION PAR SOLVANT

    (En relation avec le TP Chimie N 1)

    Lextraction par un solvant permet de faire passer une ou plusieurs espces dissoutes d'un solvant (souvent l'eau) un autre.

    Plus prcisment, elle consiste dissoudre lespce chimique recherche dans un solvant non miscible avec leau et sparer les deux phases obtenues.

    Lextraction par un solvant se ralise dans une ampoule dcanter.

    Le choix du solvant dpend de lespce chimique recherche : lespce chimique doit tre plus soluble dans le solvant que dans leau.

    Agiter, dgazer, agiter puis laisser dcanter.

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    On observe alors deux phases : il est ais de les sparer en les versant dans deux rcipients spars.

    B) Lentranement la vapeur ou hydrodistillation ou distillation simple.

    Dans lentranement la vapeur, lbullition du mlangedeau et du produit cre un courant de vapeurs.

    Ce courant de vapeurs est constitu de vapeurs deau etde vapeurs des huiles essentielles du produit.

    On condense ce mlange gazeux pour obtenir undistillat. Ce distillat est constitu deau ltat liquide et des huiles essentielles ltat liquide.

    Les huiles essentielles tant peu miscibles avec leau et moins dense que leau, elles surnagent.

    Eemple : on extrait par entranement la vapeur, lhuile essentielle des fleurs de lavande.

    Cette huile essentielle est un mlange dont le principal constituant est lactate de linalyle

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    (ester peu soluble dans leau).

    La distillation permet de sparer les espces chimiquesconstituant un mlange liquide.

    Le mlange distiller est plac dans un ballon surmont dunecolonne distiller : colonne de Vigreux.

    On chauffe le ballon jusqu bullition du mlange. Lesvapeurs des diffrentes espces chimiques montent dans lacolonne distiller.

    La colonne distiller permet de sparer les diffrentes espces chimiques. En tte de colonne distiller, on trouve lespce chimique les plus volatiles.

    Les autres se condensent et retombent dans le ballon.

    Lespce chimique la plus volatile est condense grce au rfrigrant. On recueille le distillat.

    (ci-contre gauche : distillation simple)

    2) COMMENT IDENTIFIER UNE ESPECE CHIMIQUE ?

    Diffrencier corps purs et mlanges...Une espce chimique est caractrise par son aspect (tat physique,couleur), par son nom, sa formule chimique et par des grandeursphysiques (tempratures de changement d'tat, solubilit, masse

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    volumique, densit, etc...)Une substance constitue d'une seule espce chimique est un corpspur, alors qu'une substance constitue de plusieurs espces chimiquesest appel un mlange.

    (ex 3, 4 et 5 p 22)

    Certaines espces chimiques sont prsentes dans la nature : elles sontdites naturelles. D'autres sont fabriques par l'homme et sont ditessynthtiques.

    NB : Ainsi, pour un yaourt la fraise (par exemple), la lgislation permetau fabriquant d'crire arome naturel mme si la molculearomatique, bien qu'identique celle que l'on trouve dans le fruit, a tfabrique par l'homme. arome naturel de fraise indique qu'unemajeure partie de l'arome ajout provient du fruit (source :http://www.economie.gouv.fr/files/directions_services/dgccrf/manifestations/colloques/aromes_alimentaires/04_mainguet.pdf)

    PAR SA TEMPERATURE DE FUSION, DEBULLITION

    Les tempratures de changement dtat dune espce chimique sontcaractristiques de cette espce chimique.

    Espce T(fusion) T(bullition)eau 0C 100C

    Actone -95C 56CFer 1535C 2750C

    Ex 9 p 39

    7. PAR SA MASSE VOLUMIQUE ou SA DENSIT La masse volumique, souvent note ou , exprime le rapport de

    la masse d'un chantillon par son volume.

    Masse volumique (kg.m-3) = masse de l'chantillon (kg)/volume (m3) = m / v

    d'autres units peuvent tre utilises : kg.L-1 ou g.cm-3

    Exercice : 1 L d'thanol pse 786 g. Quelle est la masse volumique del'thanol ?

    Rponse = m / v = 786 g/ 1 L = 786 g.L-1 = 0,786 kg.L-1 = 786 kg.m-3

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    http://www.economie.gouv.fr/files/directions_services/dgccrf/manifestations/colloques/aromes_alimentaires/04_mainguet.pdfhttp://www.economie.gouv.fr/files/directions_services/dgccrf/manifestations/colloques/aromes_alimentaires/04_mainguet.pdf

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    Exercice : Je voudrais installer une piscine hors sol sur la grandeterrasse de mon appartement.La piscine a pour dimension 4 x 8 m et comme profondeur 1,5 m.La structure pse 150 kg.Combien pse la piscine une fois remplie ?Masse volumique de l'eau = 1 kg.L-1Rponse :Pour avoir la masse de la piscine remplie, il faut ajouter la masse de lastructure (150 kg) la masse d'eau (on peut crire mtotale = meau + mstructure)Il faut donc calculer la masse de l'eau qui emplit la piscine.Pour calculer meau il faut calculer le volume d'eau (on va le noter veau ) : veau = Longueur x largeur x hauteur = 8 x 4 x 1,5 = 48 m31 m3= 1 000 L donc veau = 48 000 L eau = 1 kg/L donc la masse d'eau contenue dans la piscine est meau = eau . Veau = 1 x 48 000 = 48 000 kgLa masse totale est donc de 48 150 kg (plus de 48 tonnes)

    La densit, souvent note d, d'une espce chimique exprime lerapport de la masse volumique de l'espce sur la masse volumiquede l'eauSi deux liquides non miscibles se ctoient, c'est celui qui a la plusforte densit qui se trouve en dessous, celui qui a la plus faibledensit se trouve bien videmment au dessus.

    La densit d'un liquide ou d'un solide par rapport l'eau est unegrandeur note d sans dimension (sans unit) gal au rapport de lamasse d'un certain volume de ce liquide ou de ce solide et de la massedu mme volume d'eau pris dans les mmes conditions de pression etde temprature. Sous cette forme cette dfinition est peu commode. Onmontre que la densit d d'un liquide ou d'un solide peut tre crite :

    d=/eauo reprsente la masse volumique du solide ou du liquide eteau la masse volumique de l'eau (eau=1000g.L1).

    PAR CHROMATOGRAPHIE

    Il sagit dune mthode didentification des espces chimiques dunmlange.

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    Elle est base sur les diffrences daffinit des espces chimiques pourdeux phases :

    - la phase fixe- lluant (la phase mobile)

    L'identification des espces chimiques se fait par comparaison avec desespces chimiques pures : sur un chromatogramme, si deux taches setrouvent la mme hauteur, alors les espces chimiques sontidentiques.

    Ici Chromatographie sur couche mince (lgender le schma)

    (voir diaporama prsent en classe sur lachromatographie.. et voir le document p 37ou la fiche de procdure p 330)

    Pour chaque tache rvle on dtermine lerapport frontal:

    Rf=h/Ho H reprsente la hauteur parcourue par lefront du solvant entre la ligne de base (ou lignede dpt) et le front du solvant, et h la hauteurparcourue par une tache entre la ligne de baseet sa position au moment de la rvlation.

    Rsultats

    Le chromatogramme prsente autant de taches que l'chantillontudi contient d'espces chimiques diffrentes.

    Deux corps prsentant le mme rapport frontal Rf sur la mmeplaque sont identiques.

    En comparant les rapports frontaux des taches laisses parl'chantillon tudi aux rapports frontaux des taches laisses parles corps de rfrence (authentiques), il est possible dedterminer la composition de l'chantillon.

    Si le corps tudi ne prsente qu'une tache aprs rvlation on

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    peut affirmer qu'il est pur.

    Ou bien, dit d'une autre manire : A chaque tache correspond une espce chimique. Lorsque deux taches se trouvent la mme hauteur, on

    considre que les espces chimiques sont identiques. De mme, lorsque deux taches ont le mme rapport frontal, les

    espces chimiques sont les mmes : Le rapport frontal estcaractristique d'une espce chimique.

    NB : on dit que les taches sont la mme hauteur , on ne dit pasqu'elles sont sur la mme ligne, ni qu'elles sont au mme niveau, ouqu'elles sont parallles...

    Correction de l'ex 12 p 39a) c'est un m lange car l'extrait de ppins de pamplemousse donne 2 taches : il y adonc 2 espces chimiques dans l'extrait E.b) 2 taches la mme hauteur proviennent d'espces chimiques identiques. Latache de la naringine est la mme hauteur qu'une des taches de l'extrait, doncl'extrait contient de la naringine.c) Rf = h/H = 1,6/2,15 = 0,74

    Par l'Indice de rfractionIl s'agit d'une grandeur, note n, lie aux proprits optique de lamatire, et en particulier la propagation de la lumire lors de latraverse de la surface de sparation (dioptre) entre la matireconsidre et l'air (nous verrons plus tard cette caractristique). Par la SolubilitLa solubilit s d'une espce chimique est la masse maximale que l'onpeut dissoudre dans un solvant, une temprature donne, pour obtenir1L de solution. Elle se mesure, en gnral, en g.L-1.

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    1) Comment extraire de la nature des espces chimiques ?A/ L'EXTRACTION PAR SOLVANTB) Lentranement la vapeur ou hydrodistillation ou distillation simple.

    2) COMMENT IDENTIFIER UNE ESPECE CHIMIQUE?Diffrencier corps purs et mlanges...PAR SA TEMPERATURE DE FUSION, DEBULLITIONPAR CHROMATOGRAPHIEPar l'Indice de rfractionPar la Solubilit

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