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1 juillet 2011 5 01 /07 /juillet /2011 15:40

Parution du livre

 

 "Chimie organique et techniques de laboratoire"

 

de Jean-Louis Migot

professeur de chimie organique au Lycée Charles de Foucauld à Brest

 

aux éditions Hermann

 

en quatre parties:

généralités

fonctions organiques (26)

exercices (corrigés ou pas)

techniques de laboratoire (25 protocoles expérimentaux)

 

pour un public de niveau lycée (première ou terminale S ou STL, réforme de 2011)

ou faculté de médecine ou des sciences 

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1 juillet 2011 5 01 /07 /juillet /2011 15:03

fonction concernée: les alcools.

 

3-1 introduction

 

deux tests permettent d'identifier un alcool; le test supplémentaire de l'oxydation apporte un renseignement supplémentaire concernant la classe de l'alcool.

 

3-2 test au sodium

 

réactif: morceau sec, finement et récemment coupé de sodium.

 

mode opératoire: 1 cm3 du composé à tester (préalablement sécher sur sulfate de magnésium anhydre) est versé dans un tube à essai parfaitement sec, puis un petit morceau de sodium est y introduit.

 

observation: un dégagement gazeux de dihydrogène.

 

équation: R1R2R3COH + Na ------>  R1R2R3CO- + Na+ + H2

 

il est indispensable que réactifs et matériels soient parfaitement secs.

 

3-3 test au chlorure d'éthanoyle

 

réactif: chlorure d'éthanoyle sec ou récemment distillé.

 

mode opératoire: le composé à tester séché (0.5 cm3)  est versé dans un tube à essai sec puis 0.5 cm3 du réactif ci-dessus. Après avoir versé 4 cm3 d'eau déminéralisée et neutralisé avec de l'hydrogénocarbonate de sodium, il faut sentir l'odeur caractéristique de l'ester formé. 

 

observation: un dégagement gazeux de chlorure d'hydrogène.

 

ce test est plus adapté aux alcools primaires et secondaires

 

 équations suggérées: R1R2R3COH + CH3-C(=O)-Cl  ------>  R1R2R3CO-C(=O)-CH3 + HCl

 

3-4 test à l'oxydation

 

réactif: solution à 30 % en dichromate de sodium dihydraté et à 25 % en acide sulfurique concentré.

 

mode opératoire: le composé à tester séché (0.5 cm3)  est versé dans un tube à essai contenant 1.5 cm3 du réactif ci-dessus. 

  

observation: la couleur orange (dûe à l'ion Cr(VI)) du réactif vire petit à petit au vert (dûe à l'ion Cr(III)).

 

ce test ne s'applique qu'aux alcools primaires et secondaires, qui peuvent être oxydés respectivement en aldéhydes / acides carboxyliques ou en cétones.

 

                              

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1 juillet 2011 5 01 /07 /juillet /2011 13:14

                        1-introduction:

 

L'alcool à friction (utilisé pour le massage des muscles douloureux) est une solution aqueuse à 70 % de propan-2-ol.

 

 

Le propan-2-ol ou alcool isopropylique est synthétisé par réduction de la  propanone.

 

 

Cette réaction met en jeu 4 moles de propanone pour une mole de tétrahydruroborate de sodium et donne 4 moles de propan-2-ol.         

 

 

Equation simplifiée:

 

CH3-C(=O)-CH ---(NaBH4)---> CH3-CH(-OH)-CH3

              

                       

 

                       2-données techniques:

 

tétrahydruroborate de sodium (nocif):        

M = 37.8 g.mol-1

 

propanone (inflammable): 

d = 0.79 / M = 58.1 g.mol-1

 

propan-2-ol (inflammable et nocif):         

M = 60.1 g.mol-1   

                                        

 

 

3-mode opératoire (temps cumulé):

 

durée: 2 heures maximum. 

 

1/         dans un monocol de 100 cm3, introduire 0.5 gramme de tétrahydruroborate de sodium et, tout en agitant, au goutte à goutte 6 cm3 de propanone (15'),

  

2/         à la fin de l'addition, agiter pendant 10 minutes (25'),

 

3/         refroidir avec un mélange eau-glace jusqu'à 20°C (35'),

 

4/         verser lentement 6 cmd'eau déminéralisée, tout en agitant (45'),

 

5/         saturer avec du chlorure de sodium (50'),

 

6/         verser dans une ampoule à décanter et recueillir la phase organique (60'),

 

7/         sécher la phase organique avec 1 gramme de sulfate de magnésium anhydre (75'),

 

8/        rectifier le propan-2-ol (90'),

 

9/       peser le produit pur sec (95').

 

 

 

4-résultats:

 

rendement massique: 88%

température d'ébullition: 82°C 

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30 juin 2011 4 30 /06 /juin /2011 15:38

fonction concernée: les halogénoalcanes...

 

2-1 introduction

 

l'atome d'halogène présente une certaine inertie et par conséquent le test au nitrate d'argent aqueuse n'est pas tout le temps significatif.

 

2-2 test au nitrate d'argent en solution éthanolique

 

réactif: solution à 2 % de nitrate d'argent dans l'éthanol.

 

mode opératoire: le composé à tester (maximum 5 gouttes ou 0.08 g) est versé sur 5 cm3 du réactif ci-dessus.

 

observation: un précipité blanc d'halogénure d'argent apparait (un chauffage au bain-marie est parfois nécessaire).

 

selon la réactivité du composé organique halogéné, la réactivité décroit:

composés halogénés solubles dans l'eau (chlorure d'acide) > iodoalcanes > chloro- et bromoalcanes > composés aromatiques halogénés latéralement > composés aromatiques halogénés sur cycle.

 

 

2-3 réaction à l'hydroxyde de potassium en solution éthanolique

 

réactif: solution éthanolique à 3 % d'hydroxyde de potassium (≈ 0.5 mole.L-1).

 

mode opératoire: le composé à tester (0.5 cm3)  est mis à reflux avec 5 cm3 du réactif ci-dessus pendant 10 minutes; puis après dilution dans 5 cm3 d'eau déminéralisée et acidification (acide nitrique dilué), le mélange est testé avec le nitrate d'argent en solution aqueuse à 2%. 

 

équations suggérées: R1R2R3CX + K+ + OH- ------>  R1R2R3COH + K+ + X-

 

                                   K+ + X- + Ag+ + NO3- ------> AgX + K+ + NO3-

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30 juin 2011 4 30 /06 /juin /2011 15:03

                       1-introduction:

La cyclohexanone est un produit de départ dans la synthèse du nylon. Elle est synthétisé par oxydation du cyclohexanol.

 

Equation:

 

3 C6H12O + 2 Na+ + Cr2O72- + 4 H2SO4

------> 3 C6H10O + 2 Cr3+ + 3 SO42- + 2 Na+ + SO42- + 7 H2O

 

                       2-données techniques:

 

acide sulfurique (corrosif):        

M = 98.0 g.mol-1

 

cyclohexanol (inflammable): 

d = 0.96 / M = 100.2 g.mol-1

 

dichromate de sodium dihydraté (toxique):         

M = 298.0 g.mol-1  

 

cyclohexanone (inflammable et nocive):

d = 0.95 / M = 98.1 g.mol-1                                         

 

3-mode opératoire (temps cumulé):

 

durée: 2 heures maximum. 

 

1/         mettre un chauffe-ballon en pré-chauffage (2'),

 

2/         dans un tricol de 100 cm3, introduire 5 cm3 d'eau déminéralisée, 2 cm3 d'acide sulfurique concentré et 2 cm3 de cyclohexanol puis, tout en agitant vigoureusement, ajouter très lentement au goutte à goutte (montage à reflux avec une ampoule de coulée) 10 cm3 d'une solution à 30% de dichromate de sodium dihydraté, la température du milieu réactionnel devant rester inférieure à 50°C (27'),

  

3/         procéder à une hydrodistillation (avec un montage à distillation) avec 10 cm3 d'eau déminéralisée (47'),

 

4/         transférer le contenu du tricol dans une ampoule à décanter de 50 cmet isoler la phase organique (52'),

 

5/         dissoudre dans la phase aqueuse 2 g de chlorure de sodium, agiter puis laisser décanter et réunir les deux phases organiques (67'),

 

6/         sécher les phases organiques réunies avec 1 gramme de sulfate de magnésium anhydre (77'),

 

7/       rectifier la cyclohexanone (97'),

 

8/      peser le produit pur sec (102').

 

4-résultats:

 

rendement massique: 70%

température d'ébullition: 156°C 

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29 juin 2011 3 29 /06 /juin /2011 16:19

                       1-introduction:

L'arome de cerise ou benzoate d'éthyle est synthétisé par O-substitution, c’est à   dire sur l’atome d’oxygène.

 

Equation:

 

C6H5-C(=O)-OH + CH3-CH2-OH ------> C6H5-C(=O)-O-CH2-CH3 + H2O

 

                       2-données techniques:

 

acide benzoïque (nocif):        

M = 122.1 g.mol-1

 

éthanol (inflammable): 

d = 0.79 / M = 46.1 g.mol-1

 

benzoate d'éthyle:         

M = 150.2 g.mol-1                                           

 

3-mode opératoire (temps cumulé):

 

durée: 2 heures maximum. 

 

1/         mettre un chauffe-ballon en pré-chauffage (2'),

 

2/         dans un tricol de 100 cm3, introduire 2 grammes d'acide benzoïque et, tout en agitant, au goutte à goutte 7 cm3 d'éthanol puis 1 cm3 d’acide sulfurique concentré (17'),

  

3/         chauffer à reflux (avec le chauffe-ballon) 10 minutes (27'),

 

4/         refroidir avec un mélange eau-glace-sel jusqu'à 20°C (37'),

 

5/         transférer le contenu du tricol dans une ampoule à décanter de 50 cm3 contenant 10 cm3 d'eau déminéralisée glacée (47'),

 

6/         ajouter 5 cm3 de diéthyléther (d = 0.71) et éliminer la phase aqueuse (57'),

 

7/         laver la phase organique avec 10 cm3 d'une solution à 10% d'hydrogénocarbonate de sodium (67'),

 

8/         laver la phase organique avec 10 cm3 d'une solution saturée de chlorure de sodium (77'),

 

9/         sécher la phase organique avec 1 gramme de sulfate de magnésium anhydre (87'),

 

10/       rectifier le diéthyléther (température d'ébullition = 35°C) puis l'éthanol (température d'ébullition = 78°C) (102'),

 

11/       rectifier le benzoate de méthyle (117'),

 

12/       peser le produit pur sec (120').

 

4-résultats:

 

rendement massique: 45%

température d'ébullition: 213°C 

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20 juin 2011 1 20 /06 /juin /2011 15:36

C'est une réaction de couplage croisé car les deux groupements C,H sont différents (sinon il est question d'homocouplage).

 

 

 

Exemples: 

 

Exemple 1: halogénoalcane ---vers---> alcane double

 

ou

 

Exemple 2: énol ---vers---> diène

 

 

 

Exemple 1:

 

L'un des réactifs est un halogénoalcane tel l'iodométhane ou un dérivé halogéné d'arène tel l'iodobenzène C6H5I.

 

L'autre réactif est un dérivé organométallique de l'étain de type R'Sn(R1)3, où R1 est un groupement alkyl comme le groupement méthyl CH3 ou le groupement butyl C4H9.

 

Le catalyseur est un métal de transition comme le molybdène Mo ou le palladium Pd.

 

Equation générale:

RX + R'Sn(R1)3  ---(catalyseur en milieu basique)---> R-R' + XSn(R1)3

 

R (ayant un comportement électrophyle) peut être un groupement alkyl comme un groupement aryl; alors que R' doit être un groupement aryl.

 

 

 

Exemple 2:

 

L'un des réactifs est un ènol  C2H4O (ou éthènol).

 

L'autre réactif est un dérivé organométallique de l'étain de type R'CH=CHSn(R1)3, où R1 est un groupement alkyl comme le groupement méthyl CH3 ou le groupement butyl C4H9.

 

Le catalyseur est un métal de transition comme le palladium Pd.

 

Equation générale:

C2H4O + R'CH=CHSn(R1)3  ---(catalyseur en milieu basique)---> C4H5R1 + ...

 

 

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20 juin 2011 1 20 /06 /juin /2011 15:13

 

arène + arène ---vers---> double arène

 

 

C'est une réaction de couplage où deux radicaux de type C,H sont couplés à l'aide d'un catalyseur métallique ou contenant un métal. De plus ici il est dit croisé car les deux groupements C,H sont différents (sinon il est question d'homocouplage).

 

 

 

L'un des réactifs est un dérivé halogéné d'arène tel l'iodobenzène C6H5I et l'autre réactif est un dérivé boré ayant un groupement aryl CnH2n-7 tel C6H5B(OH)2.

 

 

 

Le catalyseur est un dérivé du palladium Pd(P[C6H5]3)4.

 

 

 

Equation générale:

 

 

RX + R'BY2  ---(catalyseur en milieu basique)---> R-R' + BY2X

 

 

 

R (ayant un comportement électrophyle) et R' sont des groupements aryls CnH2n-7), X est un atome d'halogène et Y principalement le groupement OH.

 

 

 

Akira Susuki

 

Prix Nobel de Chimie 2010

 

(1930 - )

 

Description de cette image, également commentée ci-après

 

 

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19 juin 2011 7 19 /06 /juin /2011 15:44

C'est la devise des étudiants en classes préparatoires des écoles d'ingénieurs.

 

Cela signifie:

M pour aime (utilisation phonétique),

S pour souffre (S: symbole de l'élément soufre),

KOH pour potasse (KOH: formule de l'hydroxyde de potassium ou potasse).

 

Conclusion: aime, souffre et potasse. Tout un programme, n'est-il pas!

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19 juin 2011 7 19 /06 /juin /2011 09:28

L'objectif est de minimiser un protocole expérimental.

 

Prologue: le terme de micro-syhtnèse est peut-être mal choisi mais il essaie de sensibiliser à un accès de l'expérimentation en chimie organique pour tous ou plutôt pour le maximun de personnes, qu'elles soient des jeunes (collégiens, lycéens ou étudiants) ou des moins jeunes (enseignants).

 

Cette micro-synthèse se conçoit:

 

Au niveau matériel: ce dernier doit être minimum et à portée de main et de budget. Il se doit d'être aussi quasiment le même d'un protocole à un autre afin de limiter l'accumulation de matériel et de factures!

 

Au niveau quantités: ces dernières doivent être minima, cela ne simplifie pas le mode opératoire car le but est plus délicat à atteindre mais optimise les opérations à effectuer en efficacité et en temps.

 

Au niveau dangerosité, les règles ne changent pas. On ne badine pas avec la sécurité; un produit chimique organique ou pas est dangereux aussi bien en grosse quantité qu'en petite quantité, voir même plus vu que comme aurait pu le dire un proverbe il faut mieux se méfier de ce qui est petit que de ce qui est important.

 

Au niveau durée. L'objectif est de limiter à deux heures le protocole expérimental (d'où le temps cumulé affiché dans les descriptifs de micro-synthèse).

 

Epilogue: la philosophie de la micro-synthèse est de rendre l'approche de l'expérimentation aisé au maximum. C'est dans ce but que les micro-synthèses abordées évoquent des produits du quotidien, afin de montrer que la chimie organique est partout autour de nous.

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