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Chapitre
13 : extraction, identification et séparation d’espèce chimique
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Cours écrit
I) Espèces chimiques, corps purs et mélanges 1.1 (rappel chapitre 9) Définition d’une espèce
chimique 1.2. Corps purs simples, corps purs composés,
mélange II) caractéristiques physiques d’une espèce
chimique 4. températures d’ébullition Teb et de
fusion Tf 3. extraction d'une espèce chimique présente dans
un liquide Cours vidéo 1.1
définition d’une espèce chimique 1.2.
corps purs simples, corps purs composés, mélange
II) caractéristiques physiques d'une espèce chimique 4.
températures d’ébullition Teb et de fusion Tf 2.
extraction d'une espèce chimique présente dans un liquide |
I)
Espèces chimiques, corps purs et mélanges
1.1
(rappel chapitre 9) Définition d’une espèce chimique
Une espèce chimique est caractérisée par : - sa formule chimique - son aspect physique: couleur, forme liquide solide ou gazeuse (définie à une température et à une pression donnée) - des grandeurs physiques (solubilité, température d’ébullition et de fusion, masse volumique) Exemple : à la température de 20°C et à la pression P = 1 bar (pression atmosphérique) le dioxygène est un gaz incolore. Sa formule chimique est O2 c'est-à-dire qu’il est constitué à partir de molécule contenant 2 atomes d’oxygène. Sa température de fusion est -219 °C sa température d’ébullition est -183°C, sa masse volumique est de 1,4 g.L-1 (à la température de 0°C et à la pression de 1 bar). Une espèce chimique est soit naturelle (produit par la nature) soit artificielle (créée par l’homme). 1.2.
Corps purs simples, corps purs composés, mélange
Un corps pur simple est composé à partir d'un seul élément chimique Exemple : le corps pur simple diazote est constitué de molécule gazeuse de diazote de formule N2 ne contenant que l’élément chimique azote de symbole N. Le corps purs pur simple hélium n’est constitué que d’une seule espèce chimique le gaz hélium contenant un seul élément chimique l’hélium de formule He. Un corps pur composé est constitué d’une seule espèce chimique qui peut contenir plusieurs éléments chimiques. Exemple : le corps pur composé oxyde d’aluminium est constitué uniquement de l’espèce chimique de formule Al2O3. Cette espèce chimique contient 2 éléments chimiques, l'aluminium de symbole Al et l'oxygène de symbole O. Un mélange est un corps contenant plusieurs espèces chimiques différentes. Exemple : la bauxite est un mélange contenant plusieurs espèces chimiques : de l’oxyde d’aluminium (Al2O3) et de l’oxyde de fer (Fe2O3). C ‘est un minerai dont on extrait l’aluminium.
3.
éléments de sécurité
Animation : éléments de sécurité Certaines espèces chimiques présentent des dangers indiqués sur l’étiquette de leur flacon. Etudier l’exemple 1 du ‘white spirit’ de l’animation pour déterminer : - les risques encourus au cours de la manipulation de ce produit - les consignes de sécurité à mettre en place.
II)
caractéristiques physiques d’une espèce chimique
1.
solubilité 's'
La solubilité d’un corps correspond à la masse maximale m de corps pouvant être dissoute dans 1 litre de solvant. La solubilité est notée s.
Unité: masse en gramme(g), volume de solution en litre (L), solubilité en gramme par litre (g.L-1). La solubilité dépend de la température de la pression
et du type de solvant. Exemple :
la solubilité du sel dans l’eau à température t = 0 °C est s = 347 g.L-1 Cela signifie qu’on peut dissoudre au maximum 347 g de sel dans un litre d’eau. Si on essaie d’en dissoudre plus le surplus se retrouvera sous forme solide au fond du récipient. Exercice: la solubilité du diiode (I2) dans l'eau est, à température et pression normale, s = 250 g.L-1. On verse 400 g de diiode dans le solvant eau de volume V = 0,5 L. On obtient une solution d'eau iodée. Quelle la composition de la solution? 2.
masse volumique
Animation : comment
mesurer la masse volumique d’un solide ? La masse volumique p d’une espèce chimique est égale au rapport de sa masse m par le volume V qu’elle occupe :
Unité légale :
m (kg) ; V (m3) ; Exemple : la
masse volumique de l’eau est égale à p (eaux) = 1000 kg/m3. Cela
signifie qu’un volume d’un mètre cube d’eau correspond à une masse m = 1000
kg. 3.
densité d exemple vidéo
La densité d d’un corps solide ou liquide est égale au rapport de sa masse volumique p sur celle de l’eau : d = p/p (eau) Comme tout rapport de même unité, la densité n’a pas d’unité. Exemple : la masse volumique du plomb est p(Pb) = 11,3x103 kg.m-3. La densité du plomb d(Pb) est:
4.
températures d’ébullition Teb et de fusion Tf
La matière peut se trouver sous trois états : liquide solide et
gazeux. La température de
fusion d’un corps est la température
ou le corps passe de l’état
solide à l’état liquide. La température d’ébullition d’un corps est la température ou le corps passe de l’état liquide à l’état gazeux. Ces 2 températures dépendent de la pression.
Exemple : A une pression P = 1 bar l’éthanol à une température d’ébulition T(eb) = 79°C et de fusion de Tf = -117 °C. de -273 °C à -117 °C l’éthanol se trouve sous forme solide de -117 °C à 79°C l’éthanol se trouve sous forme liquide Pour une température supérieure à 79 °C l’éthanol se trouve sous forme gazeuse. III)
extraction et séparation
1.
aspect historique
Dès l’antiquité les hommes extraient des substances animales ou végétales : des colorants des médicaments des parfums. Historique des parfums utilisés par l’homme 2.
Techniques d’extraction
Pour extraire des substances des composés utiles on utilise 4 techniques : l’expression ou pressage qui est l’obtention de substances par pression (exemple presser le raisin pour obtenir un jus) la macération mettre une substance dans un solvant froid pour en extraire un de ces composés. Exemple : faire macérer de l’écorce de quinquina dans de l’eau pour en extraire de la quinine qui est un antipaludique. l’infusion : un solvant chaud est versé sur une plante pour en extraire un composé pendant une durée limitée. Exemple : infusion du thé ! la décoction ;
la plante est mélangée au solvant puis chauffée pendant plusieurs minutes
pour en retirer les substances actives. Exemple : décoction de queues de
cerises pour soigner certaines affections.
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