Recristallisation

Source : Lara Al Hariri et Ahmed Basabrain de l’Université du Massachusetts Amherst, MA, États-Unis

1. Recristallisation de l’acétanilideExpand

   Dans cette partie du laboratoire, vous purifierez l'acétanilide par recristallisation à partir d'une solution aqueuse. L'acétanilide est modérément soluble dans l'eau bouillante, mais il est beaucoup moins soluble dans l'eau à température ambiante et l'eau froide. L’aniline, une impureté potentielle, est beaucoup plus soluble dans l’eau à température ambiante. Ainsi, vous préparerez d'abord une solution saturée d'acétanilide dans de l'eau bouillante. Ensuite, vous refroidirez lentement la solution à température ambiante.

   Au fur et à mesure que la solubilité de l'acétanilide diminue, il formera lentement des cristaux plats incolores ou blancs. Les impuretés solubles dans l’eau resteront en solution. Vous refroidirez ensuite la solution pour diminuer davantage la solubilité de l’acétanilide. Enfin, vous récupérerez les cristaux grâce à la filtration sous vide et mesurerez le point de fusion de vos cristaux.

   • Avant de commencer le laboratoire, enfile une blouse de laboratoire, des lunettes de sécurité et des gants en nitrile.
   • Pour commencer, apportez un erlenmeyer de 125 ml et votre cahier de laboratoire à la balance analytique pour obtenir votre acétanilide.
   • Mesurez 2 g d’acétanilide dans un bateau de pesée taré et notez la masse précise dans votre cahier de laboratoire. Ajoutez l’acétanilide dans la fiole et rapportez-le dans votre hotte.

     Tableau 1 : Recristallisation de l’acétanilide

     composé	Masse (g)	Point de fusion (°C)
     Acetanilide
     Cristal de graine (le cas échéant)
     Acétanilide recristallisé (soustraire le cristal d’amorce si utilisé)
     Pourcentage de récupération

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   • Ensuite, mesurez 30 mL d’eau désionisée et versez-la soigneusement dans la fiole d’acétanilide.
   • Place le flacon sur une plaque chauffante en remuant, ajoute une barre d’agitation et règle la plaque chauffante à feu moyen et en remuant. Laissez bouillir le mélange pendant 4 à 5 minutes pour dissoudre l’acétanilide.
   • Si vous voyez de l’acétanilide solide après que la solution a bouilli pendant 5 min, mesurez encore 10 mL d’eau déminéralisée. À l'aide d'une pipette Pasteur, ajoutez de l'eau goutte à goutte jusqu'à ce que le solide se dissolve ou que vous ayez ajouté les 10 ml.
   • Laissez bouillir la solution pendant au moins une minute après chaque millilitre avant d’ajouter plus d’eau. note: Il est important d'ajouter de l'eau lentement afin de ne pas trop refroidir la solution ou d'ajouter plus d'eau que nécessaire.
   • Si vous voyez encore des solides après cela, ce sont des impuretés que vous devez éliminer par filtration à chaud. Si vous ne voyez pas de solide, poursuivez l’atelier à l’étape 14.
   • Pour effectuer une filtration à chaud, placez environ 15 ml d’eau déminéralisée et un ou deux copeaux bouillants dans un bécher de 50 ml et commencez à le chauffer sur une plaque chauffante.
   • Fixez un autre erlenmeyer de 125 ml sur une plaque chauffante et placez un entonnoir en verre à tige large ou sans pied dans le ballon. Pliez un grand morceau de papier filtre circulaire en quartiers, placez-le pointe vers le bas dans l’entonnoir et ouvrez-le en cône.
   • Une fois que l’eau bout, utilisez une pipette pour mouiller le papier filtre avec de l’eau chaude. Ensuite, à l’aide de pinces, prélevez le flacon de solution d’acétanilide et versez le liquide chaud dans l’entonnoir, en faisant attention de ne pas le laisser déborder. note: Si la barre d’agitation tombe dans l’entonnoir, récupérez-la à l’aide d’une pince à épiler et rincez-la à l’eau chaude.
   • Ensuite, rincez l’intérieur du premier flacon avec quelques millilitres d’eau chaude, versez le contenu dans l’entonnoir et dissolvez tous les cristaux qui se forment avec de l’eau chaude.
   • Une fois que l’entonnoir est vide, utilisez des pinces pour le déplacer vers le premier flacon. Dégrafez délicatement le deuxième flacon. Vous pouvez maintenant poursuivre l’atelier comme d’habitude.
   • Une fois qu’il n’y a pas de solide visible dans votre solution chaude d’acétanilide, éteignez le chauffage et remuez le moteur et utilisez des pinces pour placer le flacon sur le sol de la hotte.
   • Laissez la solution intacte pendant qu’elle refroidit à température ambiante, ce qui prend généralement au moins 15 min. Déplacer ou agiter le flacon rendra plus difficile la formation de cristaux.
   • Pendant que vous attendez, placez une petite quantité de la matière de départ de l’acétanilide dans un bateau de pesée et apportez-la à l’appareil de mesure du point de fusion.
   • Emballez un tube capillaire avec l’acétanilide et mesurez et enregistrez son point de fusion.
   • Une fois que la solution refroidit, cherchez des cristaux sans trop bouger le flacon. Si vous n'en voyez pas, utilisez une tige de verre pour gratter doucement l'intérieur du ballon sous la solution. Il est plus facile pour les cristaux de commencer à se former sur des surfaces rayées ou rugueuses.
   • Si les cristaux ne se sont toujours pas formés après 10 min de plus, demandez à votre instructeur un cristal de graine d'acétanilide de haute pureté. Mesurez et enregistrez la masse du cristal de graine, puis déposez-le dans la solution d’acétanilide à température ambiante. La croissance cristalline se produira alors sur le cristal de graine.
   • Une fois que vous voyez plusieurs cristaux dans le flacon, préparez deux bains de glace dans des béchers de 600 ml. Un bain de glace devrait presque remplir le bécher et l’autre devrait occuper environ la moitié du bécher.
   • Mesurez 5 mL d’eau déminéralisée et placez-le dans le bain de glace complet. Vérifiez que la fiole est froide au toucher et que plusieurs cristaux se sont formés avant de la placer délicatement dans le bain de glace à moitié plein. Laissez le flacon intact pour améliorer la croissance des cristaux.
   • Vérifiez la progression de la croissance des cristaux toutes les 15 min. Une fois qu'il semble que la majeure partie de votre acétanilide a cristallisé, ou que vous ne voyez pas beaucoup de croissance cristalline sur une période de 15 minutes, préparez-vous à une filtration sous vide à l'aide d'une fiole filtrante de 125 ou 250 ml.
   • Mouillez le papier filtre avec 1 mL d’eau glacée. Ensuite, démarrez le vide et versez le contenu du ballon dans l’entonnoir Büchner de l’installation de filtration sous vide.
   • Grattez les cristaux du flacon dans l’entonnoir à l’aide d’une tige de verre ou d’une spatule flexible et rincez les cristaux restants dans l’entonnoir avec environ 1 mL d’eau déminéralisée froide.
   • Ensuite, arrêtez le vide, brisez le sceau et versez le reste de l’eau déminéralisée froide dans l’entonnoir. Remuez doucement les cristaux avec la tige de verre pendant quelques secondes pour les laver, en faisant attention de ne pas déchirer le papier filtre.
   • Allume l’aspirateur pour vider l’entonnoir. Ensuite, arrêtez le vide, brisez le sceau et videz le filtrat dans un bécher à déchets. Rallumez l’aspirateur et laissez les cristaux lavés dans l’entonnoir pendant que la pompe à vide aspire l’air à travers eux jusqu’à ce qu’ils soient secs, ce qui prend généralement environ une demi-heure. Vous commencerez à travailler sur votre prochaine recristallisation pendant que vous attendez.
2. Recristallisation de l’acide trans-cinnamique Expand

   Dans la deuxième moitié du laboratoire, vous recristalliserez l'acide trans-cinnamique, que nous appellerons simplement acide cinnamique. L’acide cinnamique est soluble dans l’éthanol et presque insoluble dans l’eau. Ainsi, vous utiliserez un mélange de 95 % d'éthanol et de 5 % d'eau afin que l'acide cinnamique soit toujours soluble à haute température mais moins soluble à basse température.

   • Pour commencer, remplissez une bouteille graduée de 5 ou 10 ml d’eau déminéralisée et apportez-la à votre hotte.
   • Ensuite, pesez 0,5 g d’acide cinnamique, notez sa masse et placez-le dans un erlenmeyer de 25 ml.

     Tableau 2 : Recristallisation de l’acide trans-Cinnamique

     composé	Masse (g)	Point de fusion (°C)
     acide trans-cinnamique
     Cristal de graine (le cas échéant)
     Acide trans-cinnamique recristallisé (soustraire le cristal d’amorce si utilisé)
     Pourcentage de récupération

     Cliquez ici pour télécharger le Tableau 2
   • Ensuite, prélevez 4 ml d’éthanol à 95 % et versez-le dans le ballon contenant de l’acide cinnamique. Placez le ballon sur une plaque chauffante réglée à feu moyen et remuez la solution avec une tige de verre jusqu’à ce que l’acide cinnamique se dissolve, ce qui prend généralement 7 à 10 min.
   • Ensuite, éteignez le feu et utilisez une pipette Pasteur pour ajouter 5 gouttes d’eau déminéralisée à la solution. Cela réduit la solubilité de l’acide cinnamique. note: Si vous ne voyez pas de précipitations, ajoutez jusqu'à 5 gouttes d'eau supplémentaires une par une. Arrêtez d’ajouter de l’eau si vous voyez que des solides commencent à se former.
   • Ensuite, retirez le flacon de la plaque chauffante et laissez-le refroidir à température ambiante sans être dérangé.
   • Pendant que vous attendez, prélevez une petite quantité de l’acide cinnamique de départ et mesurez son point de fusion.
   • Une fois que le flacon a refroidi à température ambiante, inspectez-le à la recherche de cristaux. Si vous n'en voyez pas, grattez doucement l'intérieur du flacon sous la solution avec la tige de verre et attendez 10 min. Remarque : Si cela ne fonctionne toujours pas, procurez-vous un cristal de graine d'acide cinnamique auprès de votre instructeur. N’oubliez pas de peser le cristal de graine et d’enregistrer sa masse avant de l’ajouter à votre solution.
   • Une fois que le ballon est froid au toucher et contient plusieurs cristaux, refaites les bains de glace avec un bain de glace suffisamment peu profond pour que le ballon de 25 ml ne soit pas complètement immergé
     .
   • Remplissez le cylindre gradué avec de l’eau désionisée. Placez la fiole de cristaux d’acide cinnamique dans le bain de glace peu profond et le cylindre gradué rempli d’eau dans l’autre bain de glace. Laissez les cristaux pousser pendant au moins 15 min.
   • Vos cristaux d’acétanilide devraient être secs maintenant, alors mesurez leur masse et leur point de fusion pendant que vous attendez que votre acide cinnamique finisse de cristalliser. Éteignez l’aspirateur et cassez le joint d’étanchéité.
   • Placez délicatement l’entonnoir Büchner dans un bécher propre et portez-le à l’équilibre. Mesurez et enregistrez la masse de vos cristaux d’acétanilide pur. N’oubliez pas de soustraire la masse du cristal de graine si vous en avez utilisé un.
   • Ensuite, amenez vos cristaux à l’appareil de point de fusion et mesurez et enregistrez le point de fusion.
   • Maintenant, placez un entonnoir Büchner propre et sec avec un nouveau morceau de papier filtre dans le flacon filtrant et vérifiez votre acide cinnamique. Une fois qu’il semble que la majeure partie de l’acide cinnamique a cristallisé, mouillez le papier filtre avec de l’eau froide désionisée.
   • Démarrez le vide et versez le contenu de la fiole d’acide cinnamique dans l’entonnoir. Grattez les cristaux restants du ballon à l’aide de la tige de verre et rincez le ballon avec environ 1 ml d’eau froide.
   • Maintenant, éteignez le vide, brisez le sceau et versez le reste de l’eau froide dans l’entonnoir. Remuez doucement les cristaux avec la tige de verre pour les laver, en faisant attention de ne pas endommager le papier filtre.
   • Allume l’aspirateur pour vider l’entonnoir. Laissez le vide fonctionner jusqu’à ce que les cristaux cinnamiques soient secs.
   • Placez l’entonnoir Büchner dans un bécher et portez-le à la balance. Mesurez et enregistrez la masse de vos cristaux d’acide cinnamique purs. N’oubliez pas de soustraire la masse du cristal de graine si vous en avez utilisé un. Ensuite, mesurez le point de fusion de votre acide cinnamique recristallisé.
   • Maintenant, jetez votre acétanilide et votre acide cinnamique dans le conteneur de déchets solides désigné. Rincez le filtrat dans le drain avec de l’eau courante et versez le reste de glace et d’eau dans l’évier.
   • Nettoyez votre verrerie en utilisant vos méthodes habituelles et rangez vos autres équipements de laboratoire.
   • Enfin, jetez vos pipettes usagées dans les déchets de verre et jetez le papier filtre usagé et les autres déchets dans la poubelle du laboratoire.
3. ResultsExpand
   • Tout d’abord, calculez le pourcentage de récupération pour chaque composé. Nous nous attendons à ce qu’une partie de chaque composé soit restée en solution, de sorte que ces pourcentages seront inférieurs à la pureté déclarée de votre matériau de départ.
   • Maintenant, regardez les différences de points de fusion entre le matériau de départ et les cristaux. Pour chaque composé, le matériau de départ le moins pur a un point de fusion plus bas et une plage plus large que le composé recristallisé.
   • Enfin, comparez vos résultats aux valeurs de la littérature. Le point de fusion de l’acétanilide est de 114 °C et le point de fusion de l’acide trans-cinnamique est de 133 °C. Les points de fusion de vos cristaux doivent s’étendre sur 1 à 2 °C et doivent être égaux ou légèrement inférieurs à ces valeurs.