Chapitres
Rédiger un compte rendu étape par étape
Comprendre l'énoncé du TP
Le plus important avant de commencer votre TP est de lire une ou plusieurs fois l'énoncé afin de le comprendre. Au besoin, ressortez vos cours et revoyez les notions que vous allez avoir à travailler pour être au point. Si vous considérez qu'il vous manque d'importantes informations pour commencer, demandez de l'aide à vos camarades ou vos professeurs.
Élaborer un protocole afin de travailler au mieux
La deuxième étape de votre travail est de commencer à réfléchir au cheminement de votre TP. En effet, il faut que vous sachiez où vous voulez aller et ce que vous avez à démontrer pour commencer à envisager les moyens à utiliser. C'est ce que l'on appelle la rédaction de votre protocole expérimental. C'est votre plan de travail. Au brouillon, notez vos idées. Reprenez-les une par une et pensez à la façon dont vous comptez mettre en oeuvre et réaliser l'expérience.
- Cette expérience répond-t-elle à la question posée dans l'énoncé ? ;
- Suis-je en mesure d'effectuer cette expérience ? ;
- Ai-je les connaissances nécessaires pour interpréter les résultats de mon expérience ?
Une fois cette check-list validée, vous pouvez rédiger au propre votre protocole expérimental. Pour cela, écrivez proprement et lisiblement en utilisant des phrases courtes et des mots clairs. Inutile de vous noyer dans des explications trop poussées. Vous devez utiliser des verbes d'action qui traduisent uniquement les actes que vous allez réaliser durant votre expérience. En fin de rédaction du protocole expérimental, pensez à surtout mentionner les mesures de sécurité à prendre pour la réalisation de votre expérience. mentionnez les équipement de sécurité nécessaires : lunettes, gants, blouse, hotte aspirante, etc. Vous pouvez aussi agrémenter le protocole d'un schéma de l'expérience en détaillant de manière précise le matériel utilisé et en soignant votre dessin.
Énoncer ses hypothèses
Ecrivez les hypothèses que vous souhaitez démontrer à l'issue de votre expérience. Indiquez dans quels cas elles sont validées et dans quels cas elle sont réfutées.
Réaliser l'expérience demandée
Maintenant que le protocole et les hypothèses ont été posés et établis, vous pouvez vous mettre à la pratique. Utilisez bien les équipements de protection utiles à la réalisation de l'expérience. Procédez avec calme et rigueur. Suivez pas à pas les étapes du protocole expérimental. N'hésitez pas à prendre des notes pendant l'expérience, vous pourrez ainsi en rendre compte. Inscrivez vos problèmes rencontrés ou éventuellement les modifications que vous avez du apporter au protocole pour rendre l'expérience réalisable.
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Rédiger le compte-rendu
Dans votre compte-rendu, vous devez rapporter le résultat de votre expérience tout en validant ou en réfutant votre ou vos hypothèses. Notez bien le déroulement de votre expérience et les conclusions que vous en avez tiré. Vous pouvez y ajouter des remarques sur la réalisation de l'expérience. On peut également ajouter des documents tels que des photographies de l'expérience ou encore des croquis et des graphiques.
Conclure le TP
Pour finir, vous devez rédiger une conclusion. Dans cette dernière, reprenez l'énoncé et apportez y une réponse, en vous servant de votre expérience pour la justifier. Soignez bien cette partie, c'est elle qui solde votre TP et votre note en dépend beaucoup.
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Les conseils à suivre pour une meilleure note
Pendant la séance, travaillez étape par étape pour rester clair dans son raisonnement
Un élève qui ne restitue que des tableaux de mesures sans les interpréter n'aura rien compris et se verra sanctionner par le professeur lors de la notation. On termine complètement, rédaction et conclusion incluses, une expérience avant de commencer la suivante.
Ne perdez pas votre temps : ne recopiez pas l'énoncé
Inutile de recopier le texte de l'énoncé du TP ! Aucun professeur ne juge le travail d'un élève au poids de sa copie ! De plus, cela vous ferait perdre un temps précieux à la réalisation de vos expériences.
Par contre, doivent y figurer pour chaque expérience: un schéma clair qui explique la manipulation et les conditions expérimentales (attention, ce n'est pas un dessin d'art donc ne pas y passer trop de temps ), la théorie, les tableaux de valeurs avec les unités, le ou les graphes éventuels, les calculs éventuels et une conclusion.
Faire de beaux graphiques
Ne pas oublier d'indiquer le titre, les grandeurs correspondant à l'abscisse et l'ordonnée avec leur unité et l'échelle utilisée.
Les "points" seront préférentiellement des croix "droites": trait horizontal + trait vertical bien visibles!
Si la courbe est censée être une droite, vérifier l'alignement des points (et le préciser dans le compte-rendu) et tracer une droite "moyenne". Calculer son coefficient (sa pente), quasiment toujours utilisée pour conclure.
Revoir l'expérience de l'extraction d'huile essentielle
L'hydrodistillation
Cette technique fait intervenir quatre étapes.
- Entraînement à la vapeur On fait bouillir un mélange d'eau et de substance naturelle contenant le composé à extraire (huile essentielle). La vapeur entraîne les huiles essentielles contenues dans le produit brut. Enfin on condense ces vapeurs à l'aide d'un réfrigérant.
- En se vaporisant, l'eau entraîne avec elles les huiles essentielles contenues dans le produit brut (clou de girofles, écorces d'oranges, lavande…). Les vapeurs arrivent dans le réfrigérant où la température est de l'ordre de 15°C.Elles se liquéfient dans l'éprouvette graduée.
Remarque : Le distillat obtenu en TP n'a qu'une seule phase puisqu'on extrait trop peu d'huile essentielle qui s'est solubilisée dans l'eau. On aurait extrait plus d'huile essentielle du zeste d'orange nous aurions alors obtenu deux phases puisque l'huile essentielle d'orange est faiblement soluble dans l'eau.
- Relargage Les huiles essentielles que l'on désire extraire sont des composés organiques en partie solubles dans l'eau. Le relargage consiste à les rendre moins solubles dans l'eau en ajoutant du chlorure de sodium. De cette façon il sera plus aisé de récupérer ces huiles essentielles. Pour ce faire on place le distillat dans une ampoule à décanter et l'on rajoute de l'eau salée. On agite, dégaze et on laisse décanter. Cette étape permet ainsi de mieux séparer l'huile essentielle de la phase aqueuse puisque l'huile essentielle est moins soluble dans l'eau salée que dans l'eau. On peut s'arrêter ici et récupérer l'huile essentielle à l'aide de l'ampoule à décanter.
- Décantation On la réalise dans une ampoule à décanter dans laquelle le mélange précédent se sépare en deux phases non miscibles. Une phase aqueuse, en général plus dense, se situe dans la partie inférieure et une phase organique, de densité plus faible et contenant la (ou les) huile(s) essentielle(s) se situe au-dessus.
- Séchage et filtration Afin d'éliminer le peu d'eau susceptible d'avoir été retenue dans la phase organique, on fait agir un déshydratant. C'est l'opération de séchage. On filtre ensuite pour ne recueillir que la phase organique exempte d'eau.
- Maintenant nous allons "sécher" la phase organique. Bien que l'eau soit non miscible avec le cyclohexane il y a toujours des traces d'eau(très peu) dans le cyclohexane. Pour éliminer cette eau on utilise des grains de sulfate de magnésium anhydre (poudre) qui vont emprisonner les molécules d'eau. Une fois la poudre introduite dans la phase organique il ne reste plus qu'à filtrer le sulfate de magnésium. Le filtrat ainsi obtenu est la phase organique contenant le cyclohexane et l'huile essentielle d'orange. Quant à l'eau, elle est enfermée dans les grains de sulfate de magnésium qui ont été filtrés au niveau du papier filtre.
Principe
L'extraction par solvant consiste à dissoudre le composé recherché dans un solvant non miscible avec l'eau et à séparer la phase organique contenant le composé à extraire de la phase aqueuse. Cette technique fait intervenir trois étapes.
- La mise en contact du solvant avec la substance contenant le composé à extraire. Elle peut se faire directement dans un réacteur adapté (bécher, erlenmeyer, ballon etc.) ou en faisant intervenir d'abord l'eau. On fait alors agir le solvant sur une décoction, une infusion ou une macération.
- La décantation. Il s'agit de l'opération réalisée à l'aide de l'ampoule à décanter vue au paragraphe précédent. En fonction de la nature du solvant utilisé et en particulier de sa densité par rapport à celle de l'eau (1,00), la phase organique à récupérer se situera au-dessus ou en dessous.
- Le séchage et la filtration. Ce sont les opérations décrites au paragraphe précédent.
On choisit le cyclohexane comme solvant extracteur puisqu'il est non miscible avec l'eau salée et que l'huile essentielle d'orange est très soluble dans le cyclohexane. Le distillat étant déjà dans l'ampoule à décanter avec l'eau salée, nous rajoutons le cyclohexane. Nous agitons, dégazons et laissons décanter. Tout l'huile essentielle contenue dans la phase aqueuse passe dans la phase organique puisque l'huile essentielle est très soluble dans le cyclohexane. Il se forme également deux phases puisque le cyclohexane est non miscible avec l'eau salée. La densité du cyclohexane (= 0,78) étant plus faible que celle de l'eau salée (=1,1) la phase surnageante est la phase organique contenant l'huile essentielle d'orange et le cyclohexane, quant à la phase sous-nageante il s'agit de la phase aqueuse contenant de l'eau salée. L'utilisation de l'ampoule à décanter permet de séparer les deux phases en laissant s'écouler les liquides jusqu'à leur surface de séparation. Ainsi on introduit dans un premier temps la phase aqueuse sous-nageante dans un bécher et la phase organique surnageante dans un autre bécher. La phase aqueuse ne nous est pas utile, on s'en débarrasse. Par contre, nous allons traiter la phase organique qui contient entre autres l'huile essentielle d'orange qui nous intéresse.
Choix du solvant
Il est très important de choisir un solvant adapté aux propriétés de la molécules que vous essayez d'extraire. Sinon, votre manipulation sera un échec.
Le choix du solvant obéit à trois critères et nécessite la connaissance d'un paramètre physique caractéristique de ce solvant.
- Etat physique du solvant. Le solvant doit être liquide à la température et à la pression où l'on réalise l'extraction.
- Miscibilité du solvant. Le solvant doit être non miscible à la phase qui contient initialement le composé à extraire.
- Solubilité. Le composé à extraire doit être très soluble dans le solvant. C'est-à dire, beaucoup plus soluble dans le solvant que dans le milieu où il se trouve initialement (milieu aqueux en général).
- Densité du solvant. Il est nécessaire de connaître ce paramètre car c'est lui qui détermine si la phase organique, contenant le composé à extraire, se trouve au-dessus ou en dessous de la phase aqueuse (à éliminer) dans l'ampoule à décanter.
La distillation
La distillation est une méthode de séparation de mélange homogène composé d'éléments liquides et dont les températures d'ébullition sont différentes. Elle permet également de séparer l'eau des autres constituants d'un mélange homogène. Son fonctionnement est simple : le liquide est chauffé jusqu'à ébullition. Au contact d'une paroi refroidie que l'on appelle le réfrigérant, la vapeur d'eau formée se transforme en eau liquide. Les gouttelettes sont recueillies et on obtient un distillat qui est de l'eau. L'eau distillée ne contient que de l'eau, c'est donc une eau pure. On utilise aussi la distillation pour la confection de boissons à base d'alcool comme les liqueurs ou encore pour fabriquer des parfums et récupérer des essences naturelles. Dans le monde industriel, la distillation sert à préparer des dérivés du pétrole tels que de l'essence, du gasoil, du kérosène ou encore du mazout. Il existe trois types de distillations :
La distillation discontinue
Une distillation discontinue est une distillation lors de laquelle on insère le mélange à séparer puis l'on chauffe à différentes températures pour séparer un à un les composants. Ce type de distillation peut subir des modifications du mélange à distiller ou des modifications de la température.
La distillation continue
La distillation continue est une distillation lors de laquelle on alimente en continue avec du mélange à séparer. On ne touche pas à la température de l’appareil cependant.
La distillation sous vide
Dans la distillation sous vide, on utilise une pompe à vide afin d'abaisser la pression ambiante pour réaliser la distillation. On utilise cette méthode lorsque les produits à distiller sont trop volatils à la pression ambiante. Cela permet donc de réduire leur point d'ébullition. Le point d’ébullition correspond à un moment de pression et de température à partir duquel l’élément chimique bout, passant ainsi de l’état liquide à l’état gazeux
Exercice : rédiger le compte rendu de TP
Introduction
Nous avions comme but d'obtenir par nous même l'huile essentielle de la badiane chinoise, l'anéthol. Nous avons tout d'abord voulu faire une extraction par solvant. Mais nous ne voulions obtenir que de l'anéthol au final. Or, en pratiquant une extraction par solvant, nous aurions récupéré également du cyclohexane. Nous avons donc finalement décidé de faire une hydrodistillation.
Explication
Ce procédé consiste à mélanger dans un ballon un produit naturel et de l'eau. Lorsque l'on porte ce ballon à ébullition, deux choses se passent. Premièrement, les cellules végétales renfermant les composant odorants « éclatent ». Ainsi, ces composants se mélangent à l'eau. Deuxièmement, l'eau s'évaporent et entraînent ainsi les molécules odorantes, d'où le second nom de cette technique « entraînement à la vapeur ». La vapeur d'eau chargée de composants chimiques s'élèvent dans un tuyau, réfrigéré par de l'eau. L'eau se condense le long des parois de ce tuyau et retombe dans un erlenmeyer.
A partir de cette étape, on peut distinguer les deux produits, selon leur densité, l'eau et l'arôme. On peut alors les séparer en utilisant une ampoule à décanter. On obtient alors deux phases : la phase organique (l'arôme) et la phase aqueuse (l'eau).
Pour réaliser notre hydrodistillation, nous avons commencé par piler de l'anis étoilé.
Nous avons ensuite introduit l'anis étoilé pilé et de l'eau dans un ballon en verre puis l'avons porté à ébullition.
Après l'hydrodistillation finie, nous faisons une décantation et obtenons finalement de l'anéthol.
Nous nous sommes rendus compte que notre anéthol après hydrodistillation possédait déjà le goût de foin. Nous avons refait cette même expérience mais cette fois ci, avec la verrerie couverte d'aluminium pour empêcher la lumière de nuire à notre solution. Malgré tout nous n'avons pu obtenir la solution désirée. Nos résultats prouvent que le trans anéthol est extrêmement sensible à la lumière. Nous en avons déduis que notre expérience était impossible à faire avec le matériel en verre, qui laisse passer la lumière, dont nous disposions, il aurait fallu que nous en ayons en métal comme c'est le cas dans les usines de pastis.
Problématique
Pour répondre à la problématique: "Comment la lumière agit-elle sur le verre de pastis non dilué?", il faut déjà rappeler que le composant principal du pastis, l'huile essentielle de la badiane chinoise appelée anéthol, est très sensible à la lumière. En effet, cette molécule absorbe l'énergie dégagée par un rayon de lumière et s'en sert pour transformer sa structure moléculaire, ce qui lui donne ce goût de foin. Cela représente un énorme problème de conservation par les grands industriels. Pour surmonter cet obstacle, ils mettent le pastis non-dilué dans une bouteille faîte en verre fumé. Mais maintenant que la molécule responsable de cette transformation a été découverte, ils peuvent peut-être envisagé un autre moyen de conversation. En effet, le fait de cacher l'aliment, car celui ci doit être protégé soit de la lumière, soit de l'air, est un obstacle à l'achat. Le consommateur veut voir le produit qu'il achète. Or le pastis est mis dans une bouteille colorée, qui ne protége que partiellement l'anéthol de la lumière. Cette nouvelle découverte leur laisse donc la possibilité de chercher un autre mécanisme de protection possible, autre que d'ajouter de l'eau.
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