TP solvant

TP 1 : Solubilité et coefficient de partage de diiode
dans le dichlorométhane et l’eau.
Objectif : Comparer la solubilité d’un soluté dans deux solvants différents. Déterminer un
coefficient de partage.
L’objectif du TP est de déterminer le coefficient de partage du diiode I2 dans le dichlorométhane et
l’eau. On appelle coefficient de partage le rapport des concentrations d’un soluté entre deux phases
non miscibles, ce qui est le cas de l’eau et du dichlorométhane. Il s’agit de la constante de l’équilibre
suivant : I2,aq = I2,CH2Cl2. Ecrire l’expression de la constante de partage.
Les capacités des solvants eau et dichlorométhane à dissoudre le diiode sont différentes. Sachant
que la norme du moment dipolaire du dichlorométhane est inférieure à celle de l’eau, dans quel
solvant prévoyez-vous une plus grande solubilité du diiode ?
La réaction d’oxydoréduction d’équation-bilan: I2 + 2 S2O32-  2 I- + S4O62- est totale et parmi les 4
entités participant à cette réaction, une seule est colorée : le diiode. Il est donc possible d’utiliser
cette réaction pour effectuer un dosage.
On note C0, la concentration de la solution de thiosulfate, V1 le volume de la solution de diiode, Veq le
volume à l’équivalence. Déterminer l’expression de la concentration de I2 dissous [I2] en fonction de
C0, V1 et Veq.
La solution de thiosulfate est une solution aqueuse. Lorsque l’on souhaite doser une entité présente
en phase organique par une solution aqueuse, il est nécessaire de transférer cette entité de la phase
organique vers la phase aqueuse. Dans le cas du diiode, on peut ajouter des ions I- qui s’associent aux
molécules de I2 pour former des ions I3- très solubles en phase aqueuse.
Proposer un protocole expérimental détaillé permettant de déterminer la constante de partage du
diiode I2 dans le dichlorométhane et l’eau. Vous détaillerez les principales étapes ainsi que la verrerie
nécessaire à chaque étape.
1- Partie expérimentale
1. Dans un erlenmeyer de 200 mL contenant un barreau aimanté, introduire environ 40 mL de
dichlorométhane (utiliser une éprouvette graduée) et des cristaux de diiode (I2). Agiter fortement
la solution ; des cristaux de diiode doivent toujours être présents, en équilibre avec le diiode
dissous ; ajouter du diiode solide (I2s) si nécessaire. Après quelques minutes, prélever 20 mL de la
solution à l’aide d’une pipette jaugée (de 20 mL). Prenez garde à ne pas entraîner de cristaux.
Verser cette solution dans une ampoule à décanter de 250 mL et ajouter environ 130 mL d’eau.
Agiter vigoureusement. Récupérer séparément la phase aqueuse et la phase organique.
Note : les deux phases sont séparées par décantation. La position relative des phases dans
l’ampoule dépend de la densité relative des solvants : la phase la moins dense se situe au dessus
de la phase la plus dense.
La densité du dichlorométhane vaut 1.33. Celle de l’eau vaut 1 car la densité est définie comme
le rapport de la masse volumique du liquide sur la masse volumique de l’eau liquide (1 kg/L à 298
K).
Remarque : lorsqu’on n’a pas accès à la densité de la phase organique, on peut ajouter de l’eau
dans l’ampoule et observer quelle phase augmente de volume.
2. Prélever précisément 100 mL (à l’aide d’une fiole jaugée) de la phase aqueuse. Doser le diiode
dissous I2aq par une solution de thiosulfate de sodium (Na2S2O3) à 10-2 mol.L-1. L’équivalence du
titrage est repéré par la disparition de la coloration liée à la présence de I2 ; pour mieux la
repérer, on utilisera un indicateur du diiode (empois d’amidon ou thiodène).
3. Prélever précisément 5 mL de la phase organique et verser-les dans un bécher de 100 mL
contenant environ 40 mL d’eau et quelques cristaux d’iodure de potassium (KI). Doser le diiode
présent dans ce milieu biphasique par une solution de thiosulfate de sodium (Na2S2O3) à 10-1
mol.L-1. La réaction de dosage a lieu en phase aqueuse ; les molécules de I2 doivent donc passer
de la phase organique à la phase aqueuse. Les ions I- s’associent aux molécules de I2 et forment
des ions I3- solubles en phase aqueuse.
2- Résultats et interprétation
L’équilibre étudié est : I2,aq = I2,CH2Cl2.
Déterminer la constante d’équilibre appelé coefficient de partage du diiode dans le dichlorométhane
et l’eau.
3- Notes concernant la manipulation
Le dichlorométhane, le diiode et l’iodure de potassium sont des composés nocifs par inhalation et
par contact avec la peau. Portez IMPERATIVEMENT des GANTS et des LUNETTES de protection.
BOUCHEZ dès que possible les récipients contenant les solutions de dichlorométhane.
TP 2 : Séparation et purification de deux composés
organiques
1. Objectif
Vous disposez d’une solution de 50 mL d’acide benzoïque et de 2-naphtol dissous dans un solvant
organique : l’acétate d’éthyle.
La concentration de l’acide benzoïque est de 0.33 mol.L-1, celle du 2-naphtol est de 0.28 mol.L-1.
Le but est de séparer ces deux composés et d’obtenir l’acide benzoïque pur d’une part et le 2naphtol pur d’autre part.
2. Principe de la séparation des deux composés
Lorsqu’on souhaite réaliser l’extraction d’un composé d’un milieu réactionnel, on introduit ce milieu
réactionnel dans une ampoule à décanter, on ajoute un solvant d’extraction qui dissout seulement et
fortement le soluté à extraire. Après agitation et décantation, on récupère le soluté dans le solvant
d’extraction.
L’eau étant non miscible à l’acétate d’éthyle pourrait constituer un solvant d’extraction.
Malheureusement, les deux composés sont très peu solubles dans l’eau et très solubles dans
l’acétate d’éthyle.
L’idée est de rendre un seul des deux composés soluble dans l’eau en le transformant en une espèce
ionique. On utilise pour cela le caractère acide de ces deux composés et on exploite leur différence
d’acidité. Vous disposez d’une solution d’hydrogénocarbonate de sodium (NaHCO3) à 0.5 mol.L-1.
pKa (H2CO3/HCO3-) = 6.1.
Ecrire les réactions entre l’acide benzoïque et l’ion hydrogénocarbonate d’une part et le 2-naphtol et
l’ion hydrogénocarbonate d’autre part. Quelle est la réaction la plus favorable ?
Proposer un protocole détaillé permettant la séparation. Appeler la professeur avant de réaliser la
séparation.
Attention !!! La formation de H2CO3 s’accompagne de la libération de CO2 gazeux. N’oubliez pas de
dégazer régulièrement l’ampoule à décanter lors de l’extraction (sinon elle risque d’exploser).
Un des deux composés (notons-le A) est obtenu sous la forme de sa base conjuguée dans l’eau.
L’autre composé (notons-le B) est obtenu en solution dans l’acétate d’éthyle.
3. Obtention de A
Il est maintenant nécessaire d’ajouter de l’acide chlorhydrique concentré pour reformer l’acide qui
précipite dans l’eau. A est un composé insoluble dans l’eau à basse température mais soluble dans
l’eau à haute température.
Attention !!! L’acide chlorhydrique concentré est une solution très corrosive à manipuler sous la
hotte en portant IMPERATIVEMENT des LUNETTES DE SECURITE.
Ajouter doucement HCl (jusqu’à qu’il ne se forme plus de cristaux). Vous disposez de papier pH pour
vérifier que le pH de la solution devient suffisamment acide pour reformer A de façon majoritaire.
Que veut dire suffisamment ici ?
On peut ensuite récupérer A par filtration sur büchner. Laver le solide avec un peu d’eau glacée (afin
d’éviter le solubilisation). Essorer. Sécher le solide avec un papier filtre.
Prendre le point de fusion de A brut.
Purifier A par recristallisation dans un solvant adapté.
Proposer un protocole détaillé permettant la recristallisation. Appeler la professeur avant de la
réaliser.
Prendre le point de fusion de A purifié.
Peser les cristaux pour déterminer le rendement de votre récupération.
4. Obtention de B
On dispose de B dans le solvant organique. Si le temps le permet, on récupérera B de la façon
suivante :
Il faut d’abord laver la phase organique avec de l’eau (deux fois et vérifier la neutralité du pH) afin
d’éliminer les impuretés ioniques qui subsistent.
Il faut ensuite sécher la phase organique avec un agent desséchant que l’on filtrera ensuite à l’aide
d’un papier filtre.
Il reste à évaporer le solvant, ce qui sera fait à l’évaporateur rotatif.
Vous récupèrerez le solide déposé que les parois du ballon et vous pourrez le peser et mesurer son
point de fusion.

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