Physique-Chimie Terminale Spécialité

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Préparation aux épreuves du Bac
1. Constitution et transformations de la matière
Ch. 1
Modélisation des transformations acide-base
Ch. 2
Analyse physique d'un système chimique
Ch. 3
Méthode de suivi d'un titrage
Ch. 4
Évolution temporelle d'une transformation chimique
Ch. 5
Évolution temporelle d'une transformation nucléaire
BAC
Thème 1
Ch. 6
Évolution spontanée d'un système chimique
Ch. 7
Équilibres acide-base
Ch. 8
Transformations chimiques forcées
Ch. 9
Structure et optimisation en chimie organique
Ch. 10
Stratégies de synthèse
BAC
Thème 1 bis
2. Mouvement et interactions
Ch. 11
Description d'un mouvement
Ch. 12
Mouvement dans un champ uniforme
Ch. 13
Mouvement dans un champ de gravitation
Ch. 14
Modélisation de l'écoulement d'un fluide
BAC
Thème 2
3. Conversions et transferts d'énergie
Ch. 15
Étude d’un système thermodynamique
Ch. 16
Bilans d'énergie thermique
BAC
Thème 3
4. Ondes et signaux
Ch. 17
Propagation des ondes
Ch. 18
Interférences et diffraction
Ch. 19
Lunette astronomique
Ch. 20
Effet photoélectrique et enjeux énergétiques
Ch. 21
Évolutions temporelles dans un circuit capacitif
BAC
Thème 4
Annexes
Fiche pratique 13

Montages de chimie organique

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A
Synthèse organique

Définition

Une synthèse chimique et une suite de réactions chimiques réalisées dans le but de produire une espèce chimique.

Conditions expérimentales de réalisation

On place le mélange réactionnel dans un ballon qui constitue le cœur du montage : c'est à cet endroit que va avoir lieu la synthèse. Autour, on peut disposer un système de chauffage pour favoriser ou pour permettre cette synthèse.
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B
Réalisation d'un montage à reflux

1. Choisir un ballon tel que le mélange réactionnel ne dépasse pas un tiers du volume disponible.

2. Placer le support élévateur replié devant la potence, poser le système de chauffage sur celui-ci.

3. Introduire le mélange réactionnel dans le ballon ainsi que quelques grains de pierre ponce ou une olive aimantée.

4. À l'aide d'une pince plate à adapter au col du ballon et d'une noix, fixer fermement le ballon environ 10 cm au-dessus du système de chauffage.

5. Placer le réfrigérant choisi au-dessus du ballon à l'aide d'une pince trois doigts et le relier à une arrivée d'eau ainsi qu'à un évier :
  • il doit être vertical, ne pas bouger ;
  • la pince utilisée doit être correctement fermée, mais sans trop serrer, pour ne pas créer de contrainte entre le ballon et le réfrigérant ;
  • l'arrivée d'eau doit se faire par le bas.

6. Mettre en route l'écoulement de l'eau dans le réfrigérant en ouvrant le robinet.

7. À l'aide du support élévateur, monter le chauffage jusqu'à ce qu'il soit en contact avec le ballon.

8. Allumer le chauffage.

9. Surveiller le montage tel que les vapeurs ne dépassent pas le premier tiers du réfrigérant.

Schéma d'un montage à reflux
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C
Montage à reflux

Réfrigérant

Le chauffage réalisé entraîne la formation de vapeurs. Le réfrigérant va condenser ces vapeurs et les faire tomber dans le mélange.

Il n'y a donc pas de pertes de réactifs ou de solvant et la sortie d'espèces chimiques, parfois dangereuses, est limitée.
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D
Sécurité

Système élévateur

Il permet l'arrêt du chauffage lorsque l'on baisse le chauffe-ballon en évitant tout risque de contact brûlant entre la main et le ballon.

Risque chimique

Avant la réalisation de la synthèse, il est important de connaître les dangers liés aux réactifs, aux produits et aux solvants pour adopter des protections appropriées.
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E
Montage de distillation fractionnée

La distillation fractionnée est une technique de séparation des constituants d'un mélange. Cette technique est notamment utilisée dans les colonnes de distillation des raffineries de pétrole.

Montage

Il s'agit du même montage que celui d'une distillation simple, mais une colonne de Vigreux est ajoutée entre le ballon et le réfrigérant.

Fonctionnement du montage

Le mélange est porté à ébullition.

La température en tête de colonne augmente jusqu'à atteindre la température d'ébullition du composé le plus volatil. À ce stade, le distillat est constitué de ce composé pur.

Lorsque le premier composé est entièrement distillé, la température augmente à nouveau jusqu'à atteindre la température d'ébullition du second composé le plus volatil et ainsi de suite.
Schéma d'un montage de distillation fractionnée
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F
Montage de Dean-Stark

Le montage de Dean-Stark est un montage de chauffage à reflux utilisé pour séparer l'eau du mélange réactionnel. Il faut alors utiliser un solvant organique non miscible et moins dense que l'eau.

Montage

Il s'agit du même montage que celui d'un chauffage à reflux dans lequel on intercale un appareil de Dean-Stark entre le ballon et le réfrigérant.

L'appareil de Dean-Stark doit être rempli avec le solvant de la synthèse.

Fonctionnement du montage

Le mélange est porté à ébullition douce.

Les vapeurs formées sont composées d'un mélange d'eau et du solvant de synthèse. Ces vapeurs se condensent au niveau du réfrigérant et retombent dans le Dean-Stark.

L'eau, plus dense que le solvant, tombe au fond du Dean-Stark ; le surplus de solvant déborde et retombe dans le ballon.

Il faut veiller à ce que l'eau ne retombe pas dans le ballon. Si son volume devient trop important, on peut alors l'évacuer en ouvrant le robinet.
Schéma d'un montage de Dean-Stark
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Supplément numérique

Retrouvez une explication de la distillation fractionnée en vidéo :


Matthieu Colombel,

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