Université de Genève Section ès Sciences Chimiques

Université de Genève
Section ès Sciences Chimiques
1ère année
2 ème semestre
Travaux Pratiques de Chimie Organique IA
Assistant responsable : Martial VALLET
Luc Perrotti
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RECRISTALLISATION
1
BUT.................................................................................................................................... 3
2
PRINCIPE UTILISÉ ....................................................................................................... 3
3
LES RÉSULTATS............................................................................................................ 3
4
PARTIE PRATIQUE....................................................................................................... 4
4.1 PRÉPARATION ET RECRISTALLISATION DE L’IODURE DE PLOMB II ................................... 4
4.2 PRÉPARATION ET RECRISTALLISATION DE L’ACÉTANILIDE .............................................. 6
4.3 RECRISTALLISATION D’UN INCONNU ............................................................................... 9
Luc Perrotti
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1 But
Le but de ce Travail Pratique est d’expérimenter la recristallisation comme une méthode de
purification des produits bruts de synthèse ou impurs. Ce travail consistera en trois
recristallisations de type différent.
2 Principe utilisé
On utilise le principe physique de la différence de solubilité des produits considérés dans des
solvants en fonction de leur température.
3 Les Résultats
Préparation et recristallisation de l’iodure de plomb II
Le rendement après préparation et recristallisation : 76 %
Préparation et recristallisation de l’acétanilide
Le rendement après préparation et recristallisation : 78 %
Point de fusion théorique selon “Handbook of Chemistry, 65th Edition” : 114.3 °C
Point de fusion mesuré :
112-113 °C
Recristallisation d’un inconnu
Le n° de l’échantillon inconnu est le 26.
Le rendement après recristallisation est de : 51 %
Le produit n°26 est probablement du naphtalène
Luc Perrotti
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4 Partie pratique
4.1 Préparation et recristallisation de l’iodure de plomb II
Pb(NO3)2
+
H 2O
2 KI
PbI2
+
2 K
+
+
2 NO3-
Littérature :
-Protocole de travaux pratiques de chimie organique*
-http://chemfinder.cambridgesoft.com/result.asp**
-http://www.sigmaaldrich.com/cgi
Appareillage :
-2 Béchers de 50ml
-1 ballon de 250ml
-1 Büchner
-1 bain d’huile
-1 agitateur magnétique
-1 réfrigérant
Masse
Produit
Descri- Formule
ption
brute
Poids
moléculaire théorique
-1
Pesée en [g]
précision
en [g·mol ]
en [g]
1·10-4[g]
Nombre de
mole
Nitrate de
Pesée
plomb
Pb(NO3)2
331.2
0.5
0.5100
1.540E-03
Iodure de
Pesée
potassium
KI
166
0.5
0.4968
1.496E-03
Iodure de Valeur
plomb théorique
PbI2
461
0.6898
Iodure de Produit
plomb obtenu
PbI2
461
Calcul du
Limitant rendement
en %
X
1.496E-03
0.5239
1.136E-03
75.95%
Toxicité :
R&S :
Nitrate de plomb II : R : 61-8-20/22.1-33-50/53-62 S : 53.1-45-60-61 ***
Iodure de plomb II : R : 61-20/22-33-50/53-62 S : 53.1-45-60-61
Luc Perrotti
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Mode opératoire :
Peser environ exactement 0.5 g de nitrate de plomb (0.5100g) et 0.5 g de iodure de potassium
correspondant à 2 équivalents(0.4968g). Les placer dans deux béchers de 50 ml. Ajouter 10
ml d’eau déminéralisée dans chaque bécher. Verser dans le ballon de 250ml le mélange de
nitrate de plomb, rincer le bécher avec 5ml d’eau déminéralisée. Verser l’iodure de potassium
dans le même ballon et rincer le bécher avec 5ml d’eau déminéralisée. La solution devient
jaune car le précipité formé est de couleur jaune. On ajoute ensuite 100ml d’eau
déminéralisée, un barreau magnétique et on porte à ébulition (consigne du bain à120 °C), ce
qui prend environ 15 minutes. Dès l’ébulition, ajouter par tranche de 2ml de l’eau
déminéralisée jusqu’à ce que la solution soit transparente ce qui signifie que tout le précipité
est solubilisé. Le volume total d’eau utilisé se monte à 158ml. Le KI est le réactif limitant de
la réaction. En prévision de la filtration on pèse le papier filtre. Tare du papier filtre= 0.2651g.
Laisser refroidir dans le bain d’huile pendant la nuit pour obtenir une meilleure formation de
cristaux. Le lendemain, refroidir 30 minutes dans un mélange eau/glace à 0°C et filtrer sur
Büchner. Sécher à l’étuve pendant le week-end puis une nuit au dessicateur. On pèse le
produit sec. Pesée : 0.7890g – tare du papier filtre(0.2651g) = 0.5239g d’iodure de plomb.
Calcul du rendement :
Pesée x 100/Poids théorique ⇒0.5239g x 100/0.6898g = 76%
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4.2 Préparation et recristallisation de l’acétanilide
O
H
NH2
O
O
+
H3C
Phenylamine
O
N
CH3
O
CH3
Anhydride acétique
+
N-Phenyl-acetamide
Acétanilide
Aniline
MW=93.1
C6H7N
MW=102.1
C4H6O3
MW=135.2
C8H9NO
H3C
O
H
Acetic acid
Acide acétique
MW=60.1
C2H4O2
Littérature :
-Protocole de travaux pratiques de chimie organique*
-Handbook of Chemistry, 65th Edition, 1984-1985.**
-http://www.sigmaaldrich.com/cgibin/hsrun/DistributedEU/HahtShop/HahtShop.htx;start=HS_FramesetMain ***
Appareillage* :
-1 ballon de 250ml
-1 cylindre gradué 10ml
-1 entonnoir + 1 filtre papier plissé
-1 Erlenmeyer de 250ml
-1 Büchner
-1 bain d’huile
-1 agitateur magnétique
-1 réfrigérant
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Mécanismes réactionnels :
NH2
O
O
+
H3C
Nucléophile
-
NH2+
CH3
O
O
O
+
O
H3C
CH3
Electrophile
+
O
O
O
CH3
H2N
+
H3C
O
O
CH3
HN
+
-
H3C
OH
Toxicité :
R&S
Aniline : R : 20/21/22-40-48/23/24/25-50 S : 28-36/37-45-61 ***
Caractéristiques physiques :
Point de fusion : 114.3 °C **
Densité : 1.2190 **
Masse
Produit
Aniline
Anhydride
acétique
Acétanilide
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Quantité
Formule
en [ml]
brute
4
C6H7N
1.022
5
C4H6O3
1.08
C8H9NO
d 420 ***
moléculaire
Poids en Nombre de
[g]
mole
93.1
4.088
4.391E-02
102.1
5.4
5.289E-02
135.2
5.9366
4.391E-02
en [g·mol-1]
Limitant
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X
Mode opératoire :
Sous chapelle, mesurer 4ml d’aniline que l’on verse dans le ballon de 250ml accompagné
d’un barreau magnétique. Rincer le cylindre gradué avec 2 x 5ml d’eau déminéralisée.
Ajouter ensuite 5ml d’anhydride acétique par petites portions sous agitation. On remarque une
formation immédiate d’un précipité blanc. Placer dans un mélange eau/glace (0°C) et agiter
pendant 30 minutes. Ajouter ensuite 100ml d’eau déminéralisée et chauffer à ébulition
toujours sous agitation jusqu'à dissolution complète du précipité blanc. Ajouter 2 spatules de
charbon actif continuer l’ébulition pendant 15 minutes. Filtrer à chaud dans un entonnoir
préchauffé (à l’etuve, 110°C) garni d’un filtre en papier plissé. Laisser refroidir pendant la
nuit à température ambiante. Le lendemain, refroidir 30 minutes dans un mélange eau/glace à
0°C et filtrer sur Büchner. Sécher pendant une nuit à l’étuve et une nuit au dessicateur.
Calculer le rendement et mesurer le point de fusion.
Remarque : Lors du séchage à l’étuve, l’acétanilide a fondu car la température de ladite étuve
est montée jusqu’à 120°C environ alors que la consigne était réglée sur 90°C.
Calcul de la masse de produit :
Tare du papier filtre + verre de montre = 38.6018 [g]. Pesée du produit = 43.2382 [g]. Masse
de produit = 43.2382 [g] - 38.6018 [g] = 4.6364 [g].
Calcul du rendement :
Poids du produit final x 100/Poids théorique ⇒4.6364 [g] x 100/5.9366 [g]= 78 %
Point de fusion : 112-113 °C.
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4.3 Recristallisation d’un inconnu
Inconnu n° 26
Littérature :
-Protocole de travaux pratiques de chimie organique*
-http://chemfinder.cambridgesoft.com/result.asp **
-http://www.sigmaaldrich.com/cgibin/hsrun/DistributedEU/HahtShop/HahtShop.htx;start=HS_FramesetMain ***
Appareillage :
-8 éprouvettes
-1 cylindre gradué 10ml
-1 entonnoir + 1 filtre papier plissé
-1 Erlenmeyer de 250ml
-1 Büchner
-1 bain d’huile
-1 agitateur magnétique
-1 réfrigérant
Toxicité :
R&S :
Acetate d’éthyle: R 1(explose si sec) ***
Naphtalène : R20 / S24 (ne pas inhaler / éviter le contact avec la peau) ***
Caractéristiques physiques :
Naphtalène :
Point de fusion : 80.6 °C ** Densité : 0.997 **
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Mode opératoire :
On pèse 0.1 g de produit inconnu à recristalliser que l’on place dans un tube à essai sur lequel
on ajoute 1ml de solvant. On répète 7 fois cette opération avec des solvants différents, du
moins polaire (cyclohexane), vers le plus polaire (eau). On note le comportement du produit
en solution à température ambiante puis on chauffe à ébulition dans un bain d’huile ; on note
de nouveau nos observations. Elles sont résumées dans le tableau ci-dessous :
Solvant
Nb. Observations
Temp.
Nb. Observation
ml à froid (25°C) ébulition ml
Légende
à ébulition
Cyclohexane
1
Transp., S+
1
Transp., S++
Toluène
1
Transp., S++
1
Transp., S++
Diéthyléther
1
Transp., S++
1
Transp., S++
Chlorure de méthylène
1
Rose, S++
1
Transp., S++
Acétone
1
Rose, S++
1
Rose, S++
S- - = très insoluble
Acétate d'éthyle
1
Rose, S++
1
Rose, S++
S - = insoluble
Ethanol
1
Rose, S
--
1
Rose, S++
S + = peu soluble
Eau
1
Rose, S
--
1
Rose, S++
S + + = très soluble
Les deux seuls solvants dans lesquels le produit inconnu est soluble à chaud mais pas à froid
sont l’eau et l’éthanol. On remarque que la quantité de solvant suffit pour solubiliser 0.1 g de
produit donc pour les 3.0423 g de produit inconnu (quantité totale) il faudra moins de 30 ml
de solvant. Lors de l’essai avec de l’eau, le produit à sublimé et s’est recristallisé sur les
parois du tube à essai. Cela pourrait être une méthode de purification mais comme ce n’est
pas celle que l’on étudie nous éliminons la recristallisation dans l’eau. Nous prendrons donc
de l’éthanol. Il est à noter que la coloration rose dans les solvants polaires peut être due à la
présence d’une impureté de couleur rose déjà soluble à température ambiante. Nous
récupérons le contenu des tubes à essai dans un ballon de 250 ml que nous concentrons au
Rotavapor de manière à ne pas égarer du produit. Puis on verse la totalité de l’inconnu dans le
ballon que l’on porte à ébulition avec 15 ml d’éthanol. Puis on ajoute du solvant per tranche
de 2 ou 3 ml à la fois de manière à déterminer la quantité minimum de solvant pour cette
recristallisation. Dans ce cas elle s’élève à 25 ml. Nous ajoutons ensuite du charbon actif pour
qu’il adsorbe les impuretés colorées (et les autres aussi d’ailleurs). Lorsque la coloration rose
n’est plus manifeste, on filtre à chaud dans un entonnoir préchauffé muni d’un filtre plissé.
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Rincer le ballon avec 5 ml d’éthanol préalablement porté à ébulition puis rincer le papier
filtre. Laisser refroidir pendant la nuit. Le lendemain, placer le bécher à refroidir 30 minutes
dans un mélange eau/glace à 0°C et filtrer sur Büchner. Rincer avec 10ml d’éthanol glacé.
Sécher pendant une nuit au dessicateur. Calculer le rendement et mesurer le point de fusion.
Calcul du rendement :
1.5589 g x 100 / 3.0423 = 51%
Comme le rendement n’est pas faramineux on concentre au rotavapor le filtrat et on pèse le
produit non recristallisé. On obtient 0.8924 g. La recristallisation n’a pas bien fonctionné.
Cela peut être dû à une quantité de solvant trop importante lors de la recristallisation. On
pourrait tester une recristallisation au méthanol pou r voir si ce solvant est mieux approprié.
Point de fusion :
Comme le point de fusion de notre inconnu est de 79-80, cela correspond à deux produits de
la liste : l’acétamide et le naphtalène. On prépare deux mélanges intimes 50/50;
acétamide/inconnu et naphtalène/inconnu. Si c’est du naphtalène, le point de fusion du
mélange acétamide/naphtalène est plus bas que le point de fusion des deux produits séparés.
Sinon ce sera le contraire. Le résultat de l’inconnu est de 79-80 °C, le mélange
naphtalène/inconnu est de 79-80 °C et le point de fusion du mélange acétamide/inconnu est de
72-73 °C. Voici démontré que en plus de l’odeur, la preuve par point de fusion indique que le
produit inconnu n° 26 est bien du naphtalène. Comme le point de fusion du mélange
inconnu/acétamide est plus élevé que celui suspecté on mélange encore l’acétamide du labo
avec le naphtalène du labo. Le point de fusion est de 73-74 °C ce qui confirme la mesure avec
le naphtalène recristallisé.
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