m de séparation td s5 et corrigée

1. Année Universitaire 2020/2021
Département de chimie
Département de chimie
Module : Méthodes de séparation (C514)
TRAVAUX DIRIGES, Serie 3
1
Exercice 1
Synthèse d’un ester utilisé en parfumerie : L’acétate d’isoamyle.
L’éthanoate de 3-méthylbutyle couramment appelé acétate d’isoamyle est un ester très utilisé en
parfumerie et comme arôme dans l’alimentation.
La synthèse de ce composé est effectuée à partir de l’acide éthanoïque (acide acétique) glacial et du
3-méthylbutan-1-ol (alcool isoamylique) selon une réaction d’estérification produisant un ester,
incolore, dont l’odeur fruitée de banane est très caractéristique (odeur dite de « bonbon anglais »).
H3C C
O
OH
H3C CH
CH3
CH2 CH2 OH
+
H2SO4
H3C C
O
CH2 CH2 CH
CH3
CH3
+ H2O
Acide acétique Alcool isoamylique Acétate d'isoamyle
O
Le mode opératoire de cette synthèse consiste à chauffer à reflux dans un ballon un mélange de l’acide
acétique, de l’alcool isoamylique et de l’acide sulfurique concentré. Après refroidissement, l’acétate
d’isoamyle est isolé soit par lavage direct du mélange réactionnel par de l’eau puis avec une solution
diluée de l’hydrogénocarbonate de sodium, soit par extraction avec le chloroforme. Cette dernière
opération peut être également réalisée de plusieurs façons à savoir l’extraction en :
• une seule fois par un volume V de chloroforme ;
• n fois en subdivisant le volume V en n volume v de même solvant ;
• introduisant le mélange réactionnel dans une colonne verticale avec le volume V de CHCl3
(extraction à contre-courant).
Il est à noter que l’acétate d’isoamyle peut être également extraite du mélange réactionnel avec de
l’éthanol par osmose.
1) Donner le principe de l’osmose.
2) Etablir l’expression :
a- de la pression osmotique ;
b- du rendement d’une extraction simple, d’une extraction répétée et celui d’une suite d’extractions
discontinues.
3) Décrire brièvement :
• les différentes étapes du lavage d’une phase organique ;
• la mise en œuvre pratique de l’extraction répétée et d’une extraction à contre-courant.

2. Année Universitaire 2020/2021
Département de chimie
Département de chimie
Module : Méthodes de séparation (C514)
TRAVAUX DIRIGES, Serie 3
2
Application :
La réaction de 20 ml d’acide acétique et de 15 ml de l’alcool isoamylique en présence d’une quantité
catalytique de l’acide sulfurique, produit un mélange réactionnel dans l’extraction avec 60 ml de
chloroforme, après addition de 20 ml d’eau, fourni une masse m d’une huile jaunâtre. Il est à signaler
que cette réaction est limitée et que l’on utilise un excès de l’acide acétique pour déplacer l’équilibre
chimique dans le sens de l’estérification.
Sachant que l’acétate d’isoamyle, formée au cours de cette réaction, constitue 67% de l’huile isolée
par extraction et que l’on suppose que la réaction d’estérification est totale :
1) calculer la masse m de l’huile jaunâtre extraite lorsque :
• Le volume V = 60 ml de chloroforme est utilisé en une seule fois ;
• L’extraction est effectuée trois fois avec 20 ml de CHCl3.
2) quelle est la masse de l’acétate d’isoamyle obtenue dans les deux cas ci-dessus ? Conclusion ?
On donne : le rapport de quantité α = (CHCl3/H2O) = 1,5
la densité de l’alcool isoamylique d = 0,81.
Exercice 2
On se propose d'extraire de l'acide propanoïque en solution aqueuse avec de l'éther diéthylique. Les
teneurs en acide propanoïque de la solution initiale et des phases aqueuses obtenues après les
extractions, sont déterminées par dosage à l'aide d'une solution titrée d'hydroxyde de sodium à environ
0,5 M.
Dans une fiole jaugée, on prépare 250 ml d'une solution aqueuse contenant m0 g d'acide propanoïque.
Dans la suite cette solution est notée S. Un volume de 40 ml de soude 0,5 M est nécessaire pour
neutraliser 20 ml de S.
A) Extraction simple :
Dans une ampoule à décanter, on introduit 50 ml de S et 105 ml d'éther diéthylique. Après agitation
et décantation, les deux phases sont séparées. Le raffiné est neutralisé avec 20 ml de soude 0,5 M.
a) Quelle est la masse m0 d'acide contenue dans la solution S. En déduire la masse d'acide contenue
dans 50 ml de S.
b) Calculer la masse, m1, de l'acide propanoïque restant dans les 50 ml d'eau. En déduire la masse
d'acide extraite.
c) Calculer le coefficient de partage, K, de l'acide propanoïque entre l'eau et l'éther diéthylique.
B) Extraction répétée:
Dans une ampoule à décanter, on introduit 50 ml de la solution S. On procède à trois extractions avec,
chaque fois, 35 ml d'éther diéthylique. Le raffiné est neutralisé avec 13 ml de soude 0,5 M.
a) Calculer la masse, m3, d'acide propanoïque restant dans le raffiné. En déduire la masse totale d'acide
extraite.
b) Comparer la masse m3 et m1. Conclusion?