TP 2 CH 2 (chimie)

Compte rendu de TP
TP chimie n°2
octobre 2009
DENSITE SOLUBILITE EXTRACTION
I ) Buts du TP.
Définir les notions de miscibilité, densité et solubilité. Réaliser une extraction d’espèce chimique par un solvant
II ) Miscibilités de deux espèces chimiques.
a) Expérience
Tube n°1 : 1 mL d’eau + 1 mL d’éthanol.
Tube n°2 : 1 mL d’eau + 1 mL de cyclohexane
On bouche. On agite. On laisse reposer.
On observe le magnifique résultat sur fond
de ciel normand : tube 2 à gauche et tube 1
à droite.
Phase organique
b) Conclusion :
(cyclohexane)
L’eau et l’éthanol (tube 1) se mélangent et
ne forment ensemble qu’une seule phase :
ils sont miscibles.
L’eau et le cyclohexane ne se mélangent
pas, ils se séparent et forment deux phases
distinctes : ils sont non miscibles.
Phase aqueuse
Mais lorsque deux espèces chimiques (ici 2 liquides) ne sont pas miscibles, peut-on prévoir laquelle des deux
sera au-dessus de l’autre ? Expérimentons . . .(c’est la devise des scientifiques depuis Galilée)
III ) Masse volumique ou densité.
a) Expérience :
Tube n°1 : 2 mL de solution de sulfate de cuivre + 3 mL de cyclohexane.
Tube n°2 : 2 mL de solution de sulfate de cuivre + 0,5 mL de cyclohexane.
On bouche. On agite. On laisse reposer
On observe le résultat sur fond de
laboratoire : tube 1 à gauche et tube 2 à
droite.
b) Interprétation : le cyclohexane est
repérable par les quantités (volumes)
versés.
Le sulfate de cuivre est lui repérable par sa
couleur bleutée.
On observe que le sulfate de cuivre et le
cyclohexane sont non miscibles. Dans les
deux cas, le cyclohexane se retrouve
dessus.
La position relative des deux liquides non miscibles ne dépend donc pas des volumes utilisés.
Le critère pertinent est celui de la mass volumique : Le liquide dont la masse volumique est la plus petite est
celui qui sera au dessus. Ici ρcyclohexane < ρsulfate de cuivre donc le cyclohexane est au dessus.
IV) Solubilité d’une espèce chimique dans un solvant.
a) Expérience :
Tube n°1 : 1 pointe de spatule de cristaux de sulfate de cuivre + 3 mL d’eau.
Tube n°2 : 1 pointe de spatule de cristaux de sulfate de cuivre + 3 mL de cyclohexane.
On bouche. On agite. On laisse reposer.
On observe le résultat ci-contre :
Le sulfate de cuivre se solubilise facilement
dans l’eau qui prend la couleur bleue
caractéristique des solutions de sulfate de
cuivre.
Par contre il ne solubilise visiblement pas
dans le cyclohexane.
b) Conclusion :
Le sulfate de cuivre est plus soluble dans
l’eau que dans le cyclohexane.
Ceci se traduit par la donnée suivante :
s (solubilité) de CuSO4 dans eau > s (solubilité) de CuSO4 dans cyclohexane.
V) Extraction d’une espèce chimique par un solvant.
a) Expérience : Dans une ampoule à décanter, on verse 5 mL (à l’aide de l’éprouvette) de solution d’eau iodée
(= diiode dans l’eau), puis 3 mL de cyclohexane. On agiter avec soin, on dégaze puis on laisse reposer. Cette
étape de repos s’appelle la décantation.
Bouchon
Ampoule à décanter
Phase supérieure : cyclohexane incolore.
Phase inférieure : eau + diiode (donne la couleur)
Robinet
On agite et après décantation on obtient :
Phase supérieure : cyclohexane qui a pris de la couleur
Phase inférieure : eau + encore du diiode (donne la
couleur), mais moins qu’avant.
b) Interprétation.
Sachant que la solubilité du diiode sans l’eau est 0,34 g.L-1 et dans le cyclohexane 28 g.L-1, on peut dire que le
diiode « préfère » le cyclohexane à l’eau. Lorsqu’on mélange et que l’on met en contact le diiode avec les deux
solvants que sont le cyclohexane et l’eau, une partie du diiode (car l’eau ne devient pas incolore) passe dans le
cyclohexane.
J’ai extrait le diiode de l’eau grâce au cyclohexane dans lequel le diiode est plus soluble.
VI) Conclusion
On peut faire passer une espèce chimique d’un solvant à un autre en jouant sur la solubilité de cette espèce dans
ces solvants : c’est l’extraction.
Il restera ensuite pour récupérer l’espèce seule à se débarrasser du solvant. Comment ?