Nom : Prénom : Classe : Date : Fiche élève 1/6 Physique - Chimie La chimie, science de la transformation de la matière. Synthèse d une espèce chimique n existant pas dans la nature. Objectifs o Réaliser la synthèse d un savon. o Respecter de protocole de la synthèse avec les consignes de sécurité. o Observer et interpréter la synthèse du nylon (expérience professeur) PRINCIPE DE FABRICATION DU SAVON On obtient un savon par action d une solution concentrée de soude sur un corps gras (huile) : la réaction porte le nom de saponification. Afin de favoriser le contact entre les réactifs, ceux-ci sont mis en solution dans l éthanol. Le savon formé étant peu soluble dans l eau salée, pour le récupérer une fois qu il est fabriqué, on verse le mélange réactionnel dans une solution saturée de chlorure de sodium : c est le relargage! La réaction de saponification étant lente, on augmente sa vitesse par élévation de la température et en utilisant un chauffage à reflux (on place un réfrigérant à air à l extrémité du ballon). Respecter les consignes de sécurité : les produits manipulés sont corrosifs : voir les pictogrammes sur les flacons. METTRE BLOUSE + LUNETTES + GANTS. I. ACTIVITÉ 1 : SYNTHÈSE D UN SAVON Protocole expérimental : Dans un ballon de 250mL contenant déjà 10 ml de solution concentrée de soude Introduire à l aide d éprouvettes graduées : 7,5 ml d huile alimentaire 10 ml d éthanol Ajouter 4 grains de pierre ponce qui vont permettre de réguler l ébullition. Réaliser le montage du chauffage à reflux (on utilise ici un condenseur à air) et chauffer environ 15 min. le mélange réactionnel en maintenant une ébullition douce. Agiter de temps en temps le mélange réactionnel. Attention à ne pas se brûler! Dispositif expérimental : Compléter le document ci-contre en vous aidant du protocole expérimental. PIERRON 2008 La synthèse du savon et du nylon (page 1)
Fiche élève 2/6 Répondre aux questions pendant le temps de chauffage : Quels sont les réactifs utilisés pour réaliser la synthèse du savon?. Pourquoi utilise-t-on de l éthanol?. Le tube de 30 cm de long placé à l extrémité du ballon est appelé «réfrigérant à air». À quoi sert-il? Pourquoi faut-il chauffer le mélange de réactifs?. À quoi sert la pierre ponce?.. II. ACTIVITÉ 2 : RÉCUPÉRATION DU SAVON Relargage : À l aide de l éprouvette graduée mesurer un volume de 100 ml d eau salée saturée et l introduire dans un verre à pied. Verser le mélange réactionnel chaud dans le verre à pied, le savon précipite : c est le relargage. Agiter avec l agitateur en verre. Filtration et rinçage À l aide du document ci-dessous, préparer le dispositif expérimental permettant de réaliser la filtration ; Filtrer en laissant couler le liquide le long de l agitateur. Récupérer les grains de pierre ponce avec la spatule ; Rincer le savon à l eau glacée ; Compléter le document ci-contre : PIERRON 2008 La synthèse du savon et du nylon (page 2)
Recueillir le savon dans la coupelle plastique percée de quelques trous pour éliminer l eau ; Fiche élève 3/6 Ajouter 2 gouttes d huile essentielle pour le parfumer, homogénéiser avec l agitateur en verre ; Laisser sécher (en étuve ou près d'une source de chaleur telle qu un radiateur). CONCLUSION : Compléter la phrase avec les mots suivants : existe, coût, transformation, quantité, synthétique, nature. La saponification est une. chimique au cours de laquelle le produit formé n. pas dans la. : le savon est une espèce chimique. artificielle. La synthèse d espèces naturelles permet d en obtenir en grande et à moindre! III. ACTIVITÉ 3 : TEST DU SAVON FABRIQUÉ On peut tester le savon obtenu : Prélever une petite quantité de savon à l aide d une spatule et l introduire dans un tube à essais contenant 3 ml d eau distillée. Mettre un bouchon et agiter : Décrire ce que vous observez : On peut dire que le savon possède des propriétés nettoyantes. Placer un petit morceau de papier ph dans une soucoupe. Plonger l extrémité de l agitateur en verre dans l eau savonneuse et en déposer une goutte sur le papier. Comparer la teinte à l échelle des teintes et déterminer le ph : Conclure :.. Il est déconseillé d utiliser le savon ainsi obtenu pour se laver les mains; en effet, il contient encore beaucoup de soude et est donc caustique. PIERRON 2008 La synthèse du savon et du nylon (page 3)
IV.ACTIVITÉ 4. : SYNTHÈSE DU NYLON Fiche élève 4/6 Pour des raisons de sécurité et de coût, l expérience est réalisée par le professeur. Les élèves observent et répondent aux questions. 1-Informations : Le nylon est une fibre synthétique qui a été inventée dans les années 1930, par Wallace Carothers, chimiste qui travaillait pour la société Du Pont de Nemours. L origine du nom «nylon» est complexe : initialement, le nom proposé était «Norun» (pour no run soit qui ne s'effile pas), puis il devint «Nuron» pour éviter une publicité mensongère, tout en rimant ainsi avec Rayon ou coton, et «Nuron» fut finalement déformé en nylon. Cette fibre présente plusieurs avantages : elle est aussi fine que la soie, supporte des contraintes plus importantes que les fibres naturelles et ne fond qu à 200 C. Son prix de revient est de plus compétitif surtout comparé à celui d une fibre naturelle comme la soie. Aujourd hui plusieurs millions de tonnes de cette fibre sont produites par an au niveau mondial. Le nylon est une fibre textile qui fait partie de la famille des «polyamides». La molécule de nylon est énorme, elle est constituée par l association d un nombre très grand de petites molécules, on dit que c est une macromolécule (du grec macro : grand). Le nylon est encore appelé «polymère» (du grec poly : plusieurs), car il est constitué par l enchaînement d un grand nombre d un même «motif», qui est la structure de base et que l on appelle «mère». La réaction qui permet de synthétiser le nylon est appelée une réaction de polymérisation (formation d un polymère), elle conduit à la formation de macromolécules. 2- Synthèse du nylon 6-10 a- Les réactifs : L hexane-1,6-diamine : espèce chimique de la famille des amines dont la molécule est constituée de 6 atomes de carbone, 16 atomes d hydrogène, 2 atomes d azote. Écrire la formule chimique de cette molécule :. Le dichlorure d hexandioyle ou chlorure d adipyle: espèce chimique de la famille des chlorures d acides dont la molécule est constituée de 10 atomes de carbone, 16 atomes d hydrogène, 2 atomes d oxygène, 2 atomes de chlore. Écrire la formule chimique de cette molécule :.. b- Protocole expérimental : Verser 5 ml de la solution aqueuse contenant la diamine dans un bécher de 50 ml. Ajouter quelques gouttes de colorant alimentaire rouge. Verser 5 ml de la solution contenant le chlorure d adipyle souvent en solution dans le dichlorométhane ou le tétrachlorure de carbone dans un bécher de 100 ml. PIERRON 2008 La synthèse du savon et du nylon (page 4)
Fiche élève 5/6 Ajouter très lentement, à l aide d un agitateur en verre, la solution de diamine colorée dans le bécher de 100 ml contenant le chlorure d acide. La réaction se produit entre les deux solutions et un mince voile de nylon se forme à l interface. A l aide d un fil métallique recourbé ou d une pince, tirer lentement le film de nylon formé à l interface des deux solutions puis l enrouler sur un agitateur en verre. Rincer abondamment la fibre à l eau distillée. PIERRON 2008 La synthèse du savon et du nylon (page 5)
c- Observations- Interprétations : Fiche élève 6/6 Quel est l intérêt de colorer la solution contenant l amine?. Quelle est la couleur de la fibre de nylon une fois lavée?.. À votre avis pourquoi l appelle-t-on le nylon 6-10? Quel avantage a-t-on à synthétiser une telle fibre?. 3-Conclusion : Compléter la phrase avec les mots suivants : synthèse, espèces, performants, nouveaux, existent. L homme sait créer des chimiques qui n.. pas dans la nature. L intérêt de la est de fabriquer de. matériaux plus. Remarques : Dans le domaine de l habillement il existe des textiles : Imperméables (Gore-Tex ) qui laissent passer la vapeur d eau, mais pas les gouttes d eau. Antibactériens (Bactekiller ). Non-inflammables. Dans le domaine de la santé, la beauté, l hygiène, de nombreuses molécules sont synthétisées également. Dans tous les cas ces nouvelles espèces chimiques contribuent à améliorer les conditions de vie. PIERRON 2008 La synthèse du savon et du nylon (page 6)