Rappels de seconde
Modéliser une transformation chimique par son équation
Déterminer le réactif limitant d'une transformation chimique
Connaître le montage de chauffage à reflux
Réaliser et interpréter une CCM
Le cours en vidéo
Synthèse chimique
Rendement d'une synthèse
© Rom1 Chauvière
QCM de fin de cours
© HATIER
Une synthèse permet de créer une nouvelle espèce chimique. Elle regroupe généralement plusieurs étapes :
- Transformation chimique (permettant de synthétiser l'espèce recherchée)
- Extraction de l'espèce recherchée
- Purification
- Analyse du produit obtenu (degré de pureté, est-ce le bon produit...)
Un point important est la sécurité ! On veillera donc à bien repérer les pictogrammes de sécurité sur les différents réactifs (mais aussi les produits qui seront formés).
De manière générale portera des lunettes, une blouse et on se préparera un environnement dégagé pour manipuler.
Synthèse organique
La transformation
On cherchera à diminuer au maximum le temps de la synthèse (dans l'industrie cela diminuera les coûts). Pour cela on pourra :
- Chauffer : cela augmente les contacts entre réactifs (agitation thermique). Afin de ne pas perdre les espèces les plus volatiles, on pourra utiliser un montage de chauffage à reflux.
- Choisir le bon solvant : parfois les réactifs ne se "mélangent pas" naturellement. On les placera donc dans un solvant commun
- Catalyser : cela consiste à trouver des moyens (chimiques, physiques) pour accélérer la réaction. Cela peut être l'agitation, augmenter les concentrations...
L'extraction
A la fin de la synthèse on cherche à isoler le produit recherché. Plusieurs cas de figure peuvent se présenter et il faudra s'adapter. L'état physique du produit peut être un paramètre à observer :
État physique du produit recherché | État physique des autres constituants | Méthode de récupération | Remarques |
|---|---|---|---|
Liquide | Liquide | Décantation | L'ampoule à décanter va permettre de séparer deux liquides non miscible. On peut accentuer les caractéristiques différenciant les deux liquides (par exemple en ajoutant du sel on augmente le caractère polaire d'une solution aqueuse et sa densité) |
Liquide | Liquide | Distillation | Si la température de vaporisation du produit recherché est bien plus basse que celle de l'autre liquide on pourra extraire notre produit. |
Liquide | Solide | Filtration | La filtration sur Büchner (plus rapide qu'une filtration classique car sous vide) permettra de récupérer le filtrat. |
Solide | Liquide | Filtration | La filtration sur Büchner permettra de récupérer le dépôt. |
Soluté | Soluté | Relargage | On va faire diminuer la solubilité du soluté recherché, et ainsi le faire cristalliser (en refroidissant, en ajoutant une espèce plus soluble...) |
Soluté | Soluté | Extraction liquide-liquide | On utilise un meilleur solvant pour le soluté recherché que celui dans lequel il se trouve. |
Purification
Il s'agit ici d'éliminer les impuretés présentes avec le produit synthétisé. Plusieurs possibilités se présentent alors :
- Lavage : un utilise un bon solvant pour les impuretés, mais mauvais pour le produit recherché. En lavant ainsi le dépôt lors de la filtration on va éliminer des impuretés.
- Distillation : si le produit et l'impureté ont des température de vaporisation assez différentes.
- Séchage (très souvent déshydratation) : on élimine le solvant en le faisant s'évaporer, ou en utilisant un solide déshydratant.
Identification
On peut chercher à vérifier la pureté du produit mais aussi sa nature. Pour cela on utilise ses propriétés connues :
- Température de changement d'état : banc Köfler pour les solides, température d'ébullition pour les liquides
- Densité : on compare la densité du liquide obtenu à celle donnée dans les tables
- Solubilité : on réalise une CCM
- Absorption : on réalise un spectre infrarouge
Bien d'autres méthodes existent.
Rendement
C'est le rapport entre la quantité de matière obtenue et la quantité maximale qu'on aurait pu espérer obtenir au mieux.
\boxed{\Large \eta = \frac{n_{expérimental}}{n_{théorique}}}
Ce rendement (sans unité) est compris entre 0 et 1.
Remarque : lorsqu'on "enchaîne" plusieurs synthèses, le rendement global est égal au produit des rendements. Le rendement global peut donc très rapidement chuter.
Exigibles du programme