🧴 L'extraction par solvant (ampoule à décanter)
Comment récupérer le diiode dissous dans une eau iodée couleur thé ? En le faisant déménager dans un solvant où il se plaît bien plus ! Choisis ton solvant, agite l'ampoule à décanter (sans oublier de dégazer, sinon gare au bouchon !), attends que les phases se séparent… et regarde le violet envahir la phase organique.
🧪 Mode d'emploi : règle les curseurs (à droite, ou sous l'animation sur téléphone), lance avec ▶, observe les mesures et relève les 🎯 défis. Le bouton ⛶ agrandit l'animation, idéal sur téléphone à l'horizontale.
Ce que tu vois
- Le cyclohexane et le dichlorométhane ne se mélangent pas à l'eau : on obtient deux phases. L'éthanol, lui, est miscible à l'eau : une seule phase, impossible de séparer quoi que ce soit !
- La phase la moins dense flotte : le cyclohexane (d = 0,78) forme la phase du haut, le dichlorométhane (d = 1,33) la phase du bas. La couleur ne suffit pas à reconnaître les phases : c'est la densité qui décide.
- Quand on agite, le solvant se disperse en gouttelettes : la surface de contact devient énorme et le diiode passe très vite dans la phase organique, qui devient violette. Sans agitation, le transfert serait extrêmement lent.
- Le solvant s'évapore un peu dans l'ampoule bouchée : la pression monte. Il faut dégazer (ampoule retournée, robinet ouvert vers le haut), surtout avec le dichlorométhane, très volatil.
- À l'équilibre, le diiode se partage entre les deux phases selon un rapport fixe : une partie reste toujours dans l'eau. Deux extractions successives avec du solvant neuf en récupèrent bien plus qu'une seule.
Expériences à faire
- Pourquoi l'éthanol, dans lequel le diiode est pourtant très soluble, ne convient-il pas pour cette extraction ?
- Avec le dichlorométhane, quelle phase sort en premier quand tu ouvres le robinet ? Et avec le cyclohexane ?
- Compare une extraction avec 12 mL de cyclohexane et deux extractions avec 6 mL chacune : laquelle laisse le moins de diiode dans l'eau ?
- Que se passe-t-il si tu agites plusieurs fois le dichlorométhane sans jamais dégazer ?
- Choisis ✏️ Mon solvant : quel coefficient de partage D faut-il pour extraire 90 % du diiode de 20 mL d'eau iodée en une seule fois avec 10 mL de solvant ?
La chimie derrière l'animation
- Un bon solvant extracteur doit être non miscible avec le solvant initial (ici l'eau) et l'espèce à extraire doit y être beaucoup plus soluble. Le diiode, molécule apolaire, est très soluble dans les solvants peu polaires et peu soluble dans l'eau (0,3 g/L).
- La position des phases dépend de la densité : d(cyclohexane) = 0,78 < 1,00 < d(dichlorométhane) = 1,33. La phase organique est en haut avec le cyclohexane, en bas avec le dichlorométhane.
- Partage à l'équilibre : D = corg / caq. Après une extraction avec un volume Vorg, la fraction de diiode restée dans l'eau vaut 1 / (1 + D × Vorg / Vaq) ; après n extractions identiques, elle vaut [1 / (1 + D × Vorg / Vaq)]n.
- Valeurs de la simulation : pour le diiode seul, le rapport des concentrations cyclohexane/eau vaut environ 65. L'eau iodée du lycée contient des ions iodure : une grande partie du diiode y forme des ions triiodure I3− (I2 + I− ⇌ I3−), qui restent dans l'eau. Le coefficient de partage apparent tombe alors à D ≈ 8 avec le cyclohexane (≈ 12 avec le dichlorométhane, valeur approchée).
- Sécurité : le cyclohexane est inflammable et nocif, le dichlorométhane nocif (on le manipule sous la hotte) ; on dégaze régulièrement et on retire le bouchon avant d'ouvrir le robinet pour que l'air puisse entrer.
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