Extraction, séparation et identification d’espèces chimiques
I-Extraction d’espèces chimiques :
1)- Historique :
Depuis l’antiquité, l’homme utilise les végétaux pour extraire des colorants, des parfums, des médicaments, tout en utilisant des méthodes traditionnelles comme :
*L’expression (ou pressage) : cette opération Consiste à « faire sortir » un produit en exerçant une pression.
Exemple : pressage d’olive pour obtenir de l’huile.
*La décantation (solide / liquide) et (liquide / liquide) : On sépare des espèces chimiques non miscibles, de densités différentes.
Exemple : eau boueuse et cas des liquides non miscibles (Figure 1).
*La filtration : on sépare les constituants d’un mélange solide-liquide (figure 2).
*Décoction : on place les plantes dans de l’eau froide ; le tout est porté en ébullition est les constituants se dissolvent dans l’eau. Cette méthode est très ancienne.
Toutes ces techniques connues depuis longtemps ont été perfectionnées et sont toujours utilisées.
2)-L’extraction par solvant
2-1-Principe:
L’extraction par un solvant (ou extraction liquide –liquide) permet d’extraire une espèce chimique dissoute dans un solvant, à l’aide d’un autre solvant, appelé solvant extracteur.
2-2-Choix du solvant extracteur :
L’extraction par un solvant consiste à dissoudre l’espèce chimique recherchée dans un solvant non miscible avec l’eau et à séparer les deux phases obtenues.
En plus l’espèce chimique à extraire doit être plus soluble dans le solvant à extracteur que dans l’eau. Ce qui permet de les séparer en utilisant une ampoule à décanter.
2-3-Extraction du diiode présent dans une solution :
-On introduit le mélange d’une solution aqueuse d’iodure de potassium et de diiode dans l’ampoule à décanter (figure 3).
-On ajoute le solvant (heptane), on agite et on laisse
décanter et dégazer le mélange.
-On observe deux phase (figure 4) :
La phase inférieure qui est pratiquement décolorée.
La phase supérieure qui contient le diiode dans le
solvant de coloration violette.
-On récupère le diiode et le solvant. Après évaporation du solvant, on recueille le diiode (solide).
الاستخراج بالتقطير المائي : hydrodistillation par Extraction-)3
-L’extraction de l’huile essentielle de lavande
Dans un ballon, on introduit 10g de fleurs de lavande et on
ajoute 100mL d’eau distillée. On chauffe à ébullition pendant
environ 30min jusqu’à obtenir 70mL de distillat (figure 5).
1-chauffe ballon
2-eau bouillante
3-thermomètre
4-réfrigérant à l’eau
5-entée et sortie de l’eau
6-éprouvette graduée
7- plante
8-distillat
Le distillat obtenu ne permet pas la récupération de l’huile essentielle par simple décantation. Nous allons extraire cette huile essentielle à l’aide d’un solvant organique : le cyclohexane.
Dans une ampoule à décanter on place le distillat on y ajoute 3g de chlorure de sodium et 10mL de cyclohexane.
On agite l’ampoule à décanter on laisse reposer.
On recueille dans un bécher la phase organique.
Le tableau ci-dessous présente la solubilité de l’acétate de Linalyle dans le cyclohexane :
II- La chromatographie :
1-chromatigraphie sur une couche mince (C.C.M) :
Cette technique permet de séparer et identifier des espèces chimiques présentes dans un mélange.
Pour effectuer une C.C.M, on utilise :
-Une phase fixe est constituée d’une mince couche de gel de silice déposée sur une plaque d’aluminium ou de plastique.
-Une phase mobile ou éluant : c’est le solvant dans lequel les constituants du mélange sont plus ou moins solubles.
-L’éluant migre le long de la phase fixe en entrainant les constituants du mélange qui se
déplacent à des vitesses différentes. On peut ainsi les séparer.
-Une espèce chimique très soluble dans l’éluant migre beaucoup plus vite qu’une substance peu soluble.
-des espèces chimiques identiques migrent à des hauteurs identiques sur une même plaque de chromatographie.
2) Révélation du chromatogramme
Dans le cas des composés colorés, le chromatogramme est directement exploitable.
Dans le cas de composés incolores, il est nécessaire de faire apparaitre les taches : c’est l’étapes de révélation. On peut pour cela utiliser une lampe à ultraviolet ou les cristaux d’iode.
3) Exploitation de chromatogramme :
Rapport frontal 𝑅𝑓 :
Le rapport frontal 𝑅𝑓 d’une espèce chimique, dans un éluant donné, est défini par : 𝑅𝑓 =
ℎ
𝐻
Avec : ℎ : distance parcourue par la tâche depuis la ligne de dépôt
𝐻 : La distance parcourue par l’éluant (entre
la ligne de dépôt et le front de l’éluant).
-Si le corps étudié ne présente qu’une seule
tâche après révélation on dit qu’il est pur.
-On comparent les rapports frontaux des
taches laissées par l’échantillon étudié aux
rapports frontaux des taches laissées par des
corps de références, il est possible de
déterminer la composition de l’échantillon.
4) Caractéristiques physiques d’une espèce chimique :
Une chimique possède des caractéristiques physiques qui lui sont propres :
4-1-Températures de changement d’état :
La température d’ébullition est la température à laquelle s’effectue le passage de l’état
liquide à l’état gazeux d’une espèce.
La température de fusion est la température à laquelle s’effectue le passage de l’état
slide à l’état liquide d’une espèce.
4-2-Densité :
La densité d’un corps solide ou liquide par rapport à l’eau est le rapport de la masse d’un certain volume du corps par la masse du même volume d’eau.
𝜌 : masse volumique du corps ; 𝜌𝑒𝑎𝑢 : masse volumique de l’eau.
C’est une grandeur sans unité.
4-3- La solubilité :
Elle exprime la masse d’une substance que l’on peut dissoudre dans un litre d’un solvant
donné. Elle s’exprime en général en 𝑔⁄𝐿.
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