Synthèse chimique
Les étapes d’une synthèse chimique
Principe
Définition
Une synthèse est la fabrication d’une espèce chimique au laboratoire.
La chimie de synthèse permet de reproduire des espèces chimiques naturelle ou d’en créer de nouvelles (artificielles). Ces espèces sont souvent mieux adaptées, plus performantes et moins chères que celles extraites de la nature.
La synthèse d’une espèce chimique au laboratoire s’effectue en général en 4 étapes :
Étape 1 : le prélèvement des réactifs
Avant toute chose, on recherche les pictogrammes de danger et les consignes de sécurité associées aux réactifs à prélever.
Les réactifs sont généralement sous deux formes possibles :
Les solides dont on va peser une masse
Les liquides (purs ou solution) dont on va mesurer un volume
Étape 2 : la transformation chimique
Le produit est formé au cours de cette étape.
Certaines transformations nécessitent d’utiliser un montage de chauffage à reflux.
Le montage de chauffage à reflux permet :
- De chauffer le milieu réactionnel pour accélérer la transformation
- D’éviter les pertes de matière lors de l’ébullition grâce au réfrigérant qui liquéfie les vapeurs formées
Étape 3 : l’isolement
Définition
L’isolement permet de séparer l’espèce synthétisée du reste du milieu réactionnel (autres produits, réactifs en excès, solvant, ...).
L’isolement conduit au produit brut.
Cas de l’isolement d’un produit solide :
Cela se fait généralement en 3 étapes :
Filtration sous vide
Lavage avec solvant glacé (+filtration sous vide)
Séchage
Cas de l’isolement d’un produit liquide :
Cela se fait aussi en 3 étapes :
- Séparation par extraction liquide-liquide (en utilisant un solvant dans lequel l’espèce est plus soluble)
Séchage : pour éliminer les traces d’eau (avec un solide anhydre)
Élimination du solvant par évaporation
Étape 4 : l’analyse
Définition
L’analyse permet l’identification et le contrôle de la pureté du produit brut obtenu.
Pour identifier une espèce chimique, il est possible de mesurer l’une de ses caractéristiques physiques et de la comparer avec les valeurs répertoriées dans des tables de données.
Les méthodes d’analyse dépendent de l’état physique du produit :
Solide : température de fusion
Liquide : densité, température d’ébullition, indice de réfraction
Les méthodes chromatographiques et spectroscopiques sont adaptées à l’analyse des espèces chimiques solides et liquides.
L’éventuelle purification
Il est parfois nécessaire de purifier le produit obtenu. Pour purifier un liquide, on peut réaliser un montage de distillation fractionnée.
Définition
Une distillation fractionnée permet de séparer les constituants d’un mélange de liquides miscibles ayant des températures d’ébullition nettement différentes.
Le liquide le plus volatil est le distillat.
Le rendement
Définition
Le rendement de la synthèse est le quotient de la quantité de produit effectivement formé par la quantité maximale attendue. On peut l’exprimer en pourcent.
Plusieurs raisons peuvent expliquer un rendement faible :
La totalité du réactif limitant n’a pas été consommée
Le refroidissement n’a pas permis à tout le solide de précipiter
Des pertes ont lieu lors des manipulations
La réaction n’est pas totale
Etc.
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