Techniques de purification IntroI- Purification en solution ( état dissous )
1/ En cours de synthèse : extraction , lavage
2/
Chromatographie colonne
3/ CémentationII- Purification des liquides
1/ Principe théorique de la distillation
2/Technique
III- Purification des solides
1/ Recristallisation
2/ Cristallisation fractionnée
3/ Fusion de zone
4/ Electrolyse à anode solubleConclusion
En version plus
développée...
Intro
:
Economiquement,
un produit impur en pharmacie est inacceptable, mais même en
métallurgie par exemple, les proprétés mécaniques des métaux dépendent
fortement de la pureté du métal
I- Purification en solution ( état dissous )
1/ En cours de synthèse : extraction , lavage
On peut soit par
extraction par un solvant, soit par
lavage
par un solvant ou une solution aqueuse acide ou basique , se
débarrasser d'espèces indésirables, dans une ampoule à décanter. C'est
la première phase de purification en synthèse.
Exemples :
- après une synthèse magnésienne, on hydrolyse la solution
éthérée à l'aide d'une solution aqueuse acide, puis on rince la
solution éthérée à l'aide d'une solution d'hydrogénocarbonate de sodium
pour se débarrasser de l'excès acide et neutraliser la solution. On
lave aussi cette solution éthérée à l'aide d'une solution de
thiosulfate de soldium pour éliminer I2 qui aurait été introduit au
début pour démarrer la réaction.
-
Dans un mélange de synthèse d'un acide carboxylique, on se débarrasse
de tous les autres produits organiques, grâce à la solubilité , et donc
à l'extraction, de l'acide par une solution aqueuse basique ( extrait
sous forme de carboxylate ) . La solution obtenue est donc purifiée de
toute trace organique insoluble en solution aqueuse
2/
Chromatographie colonne
La
chromatographie sur colonne
permet de séparer les
constituants d'une solution. L'élution sépare les constituants, en
fonction de leur polarité, présence de doublets libres ou pas, masse
molaire... si le
support solide et l'éluant sont bien choisis. les constituants purifiés
sont obtenus dans des fractions successives d'élution. L'évaporation
ultérieure du solvant permet de récupérer les produits purs.
3/ Cémentation
Purification en hydrométallurgie de la solution d'électrolyse par
cémentation( Voir cours sur l'hydrométallurgie du zinc)
II-Purification des liquides
1/ Principe théorique de la distillation
Principe de la
distillation fractionnée . Schéma du binaire. Mots clés : produit le plus volatil , plateaux théoriques, courbe d'ébullition
2/Technique Réalisation ( schéma du montage) et vérification de la pureté par lecture de Teb en haut de
la colonne
Exemples - purification du bromoanisole après la SE de l'anisole par
Br2 . L'excès d'anisole sort avant le bromoanisole, qui est recueilli
ensuite.
-
Exemple de la purification du zinc après la pyrométallurgie
III- Purification des solides
1/ Recristallisation
Principe ( différence de solubilité en
fonction de c et de T ) . Exemple de la recristallisation de l'acide
benzoïque . Vérification de la pureté au banc Köffler .
2/ Cristallisation fractionnée
voir Q cours vue ensemble (
différence de solubilité en fonction de T de 2 diastéréoisomères)
3/ Fusion de zone
Autrefois utilisée pour le silicium électronique .
Principe : schéma en fuseau pour binaire "Si / impureté" .
Technique
: On déplace une zone chauffée liquide le long d'un trèèèès long
cylindre de Si impur. Les zones liquides qui avancent s'enrichissent en
impureté. On coupe le bout, et on recommence...
4/ Electrolyse à anode soluble
Voir TD électrolyse : Sn impur : métaux plus réducteurs oxydés à l'anode avec Sn , mais non déposés à la cathode.
Métaux moins réducteurs tombent au fond à l'état pulvérulant.
Conclusion
Toute
purification est une opération coûteuse ( temps, énergie, rendement bas
) : intérêt des techniques de synthèse fourissant d'emblée un corps
pur....