Chapitres
I. La chimie de synthèse
1. Présentation
L'industrie chimique réalise souvent la synthèse d'espèces chimiques (certaine peuvent être extraites de produits naturels).Voici un tableau résumant la nécessité de la chimie de synthèse.
Secteurs d'activité | "Produit" naturel utilisé auparavant | Causes de sa substitution par un "produit" issu de l’industrie | "Produit" manufacturé de remplacement |
Agriculture | Engrais naturels (fumier, lisier). | Agriculture intensive Non-contrôle de la quantité des éléments (N, P, K) apportés |
L'apport est bien mieux contrôlé |
Habillement | Soie naturelle Soie artificielle (dérivés de la cellulose) ou rayonne | Difficulté d'obtention de la matière première, maladie du ver à soie | Nylon: fibre régulière, élastique, résistante et peu onéreuse |
Colorants d’origine végétale: garance ou indigo (pour teindre les pantalons) | Forte demande | Alizarine; coût du produit de synthèse moins onéreux. | |
Hygiène | Cendres et graisse | Manque d'efficacité | Savons: plus efficaces car les carboxylates des acides gras donnent des micelles… |
Santé | Décoction de plantes: écorce de saule… | Obtention par synthèse de médicaments très efficaces. | Aspirine de synthèse: faible coût de production Paracétamol : même effet analgésique mais pas d’inconvénient hémorragique ou acide. |
Sport | Bois, métal | Manque de performance | Fibre de carbone, kevlar, plastiques, composites; plus souples ou plus résistants selon les cas. |
2. Définition de la chimie de synthèse
La synthèse d'une espèce chimique est une transformation au cours de laquelle les réactifs mis en jeux conduisent à un produit dont l'espèce chimique est recherchée.
3. La chimie industrielle
La chimie industrielle de synthèse comporte essentiellement trois secteurs:
La chimie lourde
La chimie lourde est la chimie des grands volumes de production et des faibles coûts.
Exemple: Fabrication du polyéthylène (bouteilles de lait, sacs, emballages, etc...).
La chimie fine
La chimie fine est la chimie des produits élaborés. Elle permet la réalisation de molécules complexes à la mise au point longue et coûteuse. Elle est très utilisée en pharmacie.
Exemple: Fabrication de l'aspirine ou du paracétamol.
La chimie des spécialités
C'est une chimie intermédiaire entre la chimie lourde et la chimie fine. Elle permet la fabrication de produits courants (arômes, médicaments courants, parfums, colorants, lessives, etc...).
II. La réalisation d'une synthèse(Cliquer ici pour voir le TP)
1. Les conditions expérimentales
La réussite d'une synthèse dépend du respect des conditions expérimentales (température, pression, proportions des réactifs, catalyseurs, etc...). Leur respect est capital.
2. Un exemple de montage: Le chauffage à reflux
Certaines synthèses sont lentes à température ordinaire. Il est possible de les accélérer en chauffant le mélange réactionnel.
Lors d'un chauffage à reflux, un condenseur à eau (ou à air) empêche la perte de réactifs ou de produits par vaporisation.
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3. L'extraction
Le produit obtenu en fin de synthèse se trouve dans le ballon mélangé avec d'autres espèces chimiques. Il est nécessaire d'isoler le produit en réalisant une extraction. Pour cela, on utilise différentes techniques:
- Le lavage
- La décantation
- L'extraction par solvant (voir fiche)
- L'hydrodistillation (voir fiche)
- La distillation
A titre d'exemple, voici un résumé des techniques employées lors du TP "synthèse de l'acétate d'isoamyle".
Le lavage de la solution
Le lavage de la solution consiste à purifier le produit formé (ici un ester) et à éliminer l'acide en excès en ajoutant de l'hydrogénocarbonate de sodium et de l'eau.
La décantation
On ajoute au milieu une solution saturée de chlorure de sodium pour augmenter la densité de la phase aqueuse. De plus, l'acétate d'isoamyle est très peu soluble dans l'eau salée.
De ce fait la séparation entre les deux phases est facilitée.
Le séchage de la phase organique
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.
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