I) Mise en situation
L'intérêt de la séquence ici consiste à regarder la ou les méthodes de synthétiser au sein du laboratoire, une espèce himique présente dans la nature.
La séance d'activité expérimentale n°19 va nous permettre d'aborder un exemple de manipulation qui consiste à synthétiser une telle espèce.
II) Définitions
Avant d'aborder les techniques de synthèse, il devient essentiel de connaître les définitions suivantes :
Définition : Une espèce chimique est naturelle si elle existe dans la nature.
Définition : Une espèce chimique est dite synthétique lorsqu'elle est fabriquée par l'être humain.
Définition : Une espèce chimique est dite artificielle si elle est synthétique et si elle n'existe pas dans la nature.
S'il s'agit bien de la même espèce, elles sont strictement identiques. Seul leur mode de fabrication diffère.
III) Etapes de manipulation pour la synthèse
Nous rencontrons ici les trois principales étapes de manipulation pour élaborer une synthèse. Ce ne sont que des étapes simples du niveau de la classe de seconde.
Définition : La synthèse chimique est la fabrication d'une espèce chimique en laboratoire ou en industrie, à partir d'autres espèces, par une ou plusieurs transformations chimiques.
Des réactifs sont mélangés en suivant un protocole précis. Le mélange obtenu est appelé mélange réactionnel.
Les consignes de sécurité et environnementales doivent être respectées avant, pendant et après la manipulation, suite à l'analyse des pictogrammes de sécurité. Voir pour cela la fiche méthode n°4.
1) Transformation chimique
Pour synthétiser une espèce chimique présente dans la nature, un montage de chauffage à reflux est utilisé. Il permet d'accélérer la transformation chimique en évitant les pertes de produits, de réactifs, ou de solvants.
Pour la technique expérimentale, voir. la fiche méthode n°6.
2) Isolement et la purification de l'espèce chimique
A la fin de la transformation, il faut séparer le produit recherché du reste du mélange (réactifs en excès, solvant, autres produits formés).
Selon les cas, il faut faire une extraction liquide-liquide ou une filtration sous vide.
Pour la technique expérimentale, voir. la fiche méthode n°7 et la fiche méthode n°8.
3) Identification de l'espèce synthétisée
Une fois l'espèce isolée et purifiée, elle doit être identifiée.
Différentes méthodes sont possibles : la chromatographie sur couche mince (C.C.M.), la détermination de la température de changement d'état, la détermination de l'indice de réfraction, ...
Pour la technique expérimentale, voir. la fiche méthode n°6.
Pour vérifier qu'une espèce chimique synthétique est identique à l'espèce chimique naturelle, il suffit de vérifier que le chromatogramme du produit synthétisé et du produit extrait de la nature comporte deux taches identiques, à la même hauteur. Une même espèce chimique reste strictement identique, qu'elle soit obtenue par synthèse ou extraite de la nature.