ALLONS PLUS LOIN Techniques utilisées en laboratoire et liaisons intermoléculaires De nombreuses techniques de laboratoire dont l’objectif est de séparer les constituants d’un mélange découlent des connaissances sur les liaisons intermoléculaires et la solubilité. Voici quatre exemples de telles techniques : la distillation, l’extraction liquideliquide, la chromatographie et la recristallisation.
Distillation La distillation est une technique qui vise la purification, par chauffage contrôlé, d’un ou de plusieurs liquides d’un mélange Condenseur servant à condenser les vapeurs qui s’échappent du ballon sur la base de leur point d’ébullition. Les vapeurs produites par le chauffage sont ensuite refroidies pour les condenser et le liquide récupéré est appelé distillat. Le reste du mélange Ballon dans lequel est chauffé Ballon où on récupère chauffé qui ne s’est pas évaporé est appelé résidu. La distillation le mélange à distiller le distillat est une technique très ancienne qui a servi à la fabrication de Plaque chauffante parfums et d’eau-de-vie avant de devenir un procédé utilisé par Montage à distillation fractionnée les chimistes. Aujourd’hui, les montages à distillation sont plus efficaces que les alambics et cornues du passé. La figure ci-contre Il existe plusieurs façons de faire une distillation : par exemple, la source de chaleur ou de refroidissement peut varier. représente un exemple de montage pour la distillation. La distillation ne mène généralement pas à l’obtention de substances pures lorsque le mélange distillé comporte plusieurs liquides, et ce, pour plusieurs raisons. En particulier, étant donné que même sous leur point d’ébullition les liquides s’évaporent, une quantité plus ou moins grande des liquides dont le point d’ébullition est plus élevé se retrouve dans le distillat. On obtient toutefois un distillat dans lequel la proportion du liquide dont le point d’ébullition est le plus faible est plus grande que dans le mélange de départ. Il existe d’autres types de distillation. Par exemple, la distillation fractionnée est une façon d’améliorer la pureté du distillat en ajoutant une colonne qui forcera à condenser les vapeurs des liquides dont le point d’ébullition est plus élevé avant qu’elles n’atteignent le contenant où on récupère le distillat. L’hydrodistillation, ou distillation à la vapeur, est quant à elle utilisée pour la séparation de mélanges dont le chauffage pourrait altérer la nature ; cette distillation utilise un jet de vapeur chaude pour entraîner les molécules à récupérer. Enfin, la distillation sous vide exploite la diminution de la température d’ébullition des liquides à une pression plus basse que la pression atmosphérique pour permettre une distillation à basse température.
Extraction liquide-liquide L’extraction liquide-liquide est une technique de laboratoire simple, efficace et rapide qui utilise la solubilité comme propriété pour isoler une substance d’intérêt. Par exemple, pour isoler les graisses Couche supérieure d’un verre de lait, on peut mélanger celui-ci avec un solvant peu polaire, comme le chloroforme (CHCl3) Couche inférieure ou le dichlorométhane (CH2Cl2). Les graisses sont très solubles dans ce type de solvants, lesquels sont insolubles dans les solutions aqueuses. De plus, la densité de ces solvants est plus grande que celle de l’eau. Après avoir mélangé le solvant non polaire et le lait, le solvant plus dense se retrouve au fond du contenant. On peut ensuite séparer les deux liquides avec une pipette ou, mieux, avec une ampoule à décanter. Le solvant non polaire contiendra les molécules non polaires du lait. On peut finalement séparer le mélange de graisses et de solvant, par exemple par distillation, et les graisses constitueront Ampoule à décanter fixée le résidu. à un anneau métallique
Chromatographie La chromatographie est une technique d’analyse chimique qui a pour principes de base de séparer les molécules d’un mélange selon leurs propriétés et de permettre d’identifier les composés ainsi séparés. À l’origine, cette technique faisait appel aux couleurs des composés pour les identifier après leur séparation. C’est pourquoi on trouve la racine « chrom » (qui veut dire « couleur ») dans le nom chromatographie. Il existe plusieurs types de chromatographie, mais la plus simple est certainement la chromatographie sur papier. On dépose une petite quantité d’un mélange de composés à séparer sur une feuille de papier buvard. On fait ensuite tremper le papier dans un solvant. Le solvant monte dans le papier et entraîne avec lui le mélange qu’on y a déposé. page suivante
28
Chapitre 1 • Introduction et liaisons chimiques
© 2013, Les Éditions CEC inc. • Reproduction interdite