❄️ Purifier un solide par recristallisation
Ton produit de synthèse est un peu sale : des poussières, des restes de réactifs… La recristallisation, c'est la machine à laver des chimistes : on dissout tout à chaud, on filtre, on refroidit, et seul le produit ressort en jolis cristaux, en laissant ses impuretés dans l'eau. Le banc Kofler, lui, joue le détective : un solide impur fond trop tôt !
🧪 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
- En chauffant, la solubilité s(θ) du produit augmente fortement : le point « solution » monte le long de la courbe et les grains disparaissent. Les poussières noires, elles, ne se dissolvent jamais.
- La filtration à chaud retire les impuretés insolubles. Si de l'eau manquait, le produit non dissous reste aussi sur le filtre : c'est perdu !
- En refroidissant, la solution devient trop concentrée pour sa solubilité : les cristaux apparaissent à la température où la ligne violette coupe la courbe.
- Les impuretés solubles, peu nombreuses, restent dissoutes dans les eaux mères. Mais une partie du produit aussi : md = s(θfroid) × V / 100 est perdue.
- Au banc Kofler, un solide pur fond pile à sa température de fusion ; un solide impur commence à fondre plus bas et sur un intervalle de température.
Expériences à faire
- Quel est le plus petit volume d'eau qui dissout tout le produit à 100 °C ? Compare-le à Vmin = 100 × mp / s(θchaud).
- Recommence avec 5 fois plus d'eau : les cristaux sont-ils plus purs ? Que devient le rendement ?
- Saute la filtration à chaud : de quelle couleur sont tes cristaux ? Leur température de fusion change-t-elle ?
- Ne rince pas les cristaux, puis rince-les à l'eau glacée : compare les débuts de fusion au banc Kofler.
- Avec ✏️ Mon produit, invente un solide aussi soluble à froid qu'à chaud : la recristallisation marche-t-elle encore ?
La chimie derrière l'animation
- La solubilité s d'un solide est la masse maximale qu'on peut dissoudre dans un volume de solvant (ici en g pour 100 mL). Pour un bon solvant de recristallisation, s est grande à chaud et petite à froid.
- Pour tout dissoudre à chaud il faut V ≥ Vmin = 100 × mp / s(θchaud). À froid, la masse md = s(θfroid) × V / 100 reste dissoute : on utilise donc le volume minimal.
- Les impuretés insolubles sont retirées par filtration à chaud ; les impuretés solubles restent dans le filtrat (eaux mères) lors de la filtration sous vide ; on rince les cristaux avec très peu de solvant glacé, puis on les sèche à l'étuve.
- Rendement : η = nf / nmax ; pour une même espèce, η = mobtenue / mmax. Il est toujours inférieur à 100 %.
- La température de fusion est caractéristique d'une espèce pure (acide benzoïque : 122 °C ; acétanilide : 114 °C). Au banc Kofler, un solide impur fond plus bas et sur un intervalle (modèle de l'animation : environ 1 °C de moins par % d'impureté soluble). Solubilités de l'animation : valeurs approchées.
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