\documentclass[10pt,a4paper]{article}

\usepackage{agrphy}

\title{LC15 Solvants}
\date{\today}

\begin{document}

\titre{MONNET Benjamin}{}{}{}



\subsection*{Niveau : L3}



\subsection*{Commentaires du jury}




\subsection*{Bibliographie}
\begin{tabular}{@{\livre}p{0.48\linewidth} @{\ $\longrightarrow$ \ }p{0.48\linewidth}}
\textit{Florilège de chilie pratique}, \textbf{Daumarie} & A quoi ser ce livre ? \\ 
\textit{Chimie MPSI}, \textbf{Dunod} & Chapitre forces intermoléculaires \\

\end{tabular}

\noindent
\begin{minipage}[t]{0.48\linewidth}



\subsection*{Prérequis}
\begin{itemize}[label=\ding{226}]
 \item Constantes d'équilibre
 \item Forces intermoléculaires
 \item Substitution nucléophile
\end{itemize}
\end{minipage}
\begin{minipage}[t]{0.48\linewidth}
\subsection*{Expériences}
	\begin{itemize}[label=\Coffeecup]
	\item  
	\end{itemize}
\end{minipage}



\tableofcontents
\pagebreak




\section*{Introduction}
Dans les TP de chimie, on utilise la plupart du temps des solvants. Le choix d'un solvant peut se révéler très important selon ce que l'on essaye de faire. Prenons un exemple du quotidien :

\manip{Dissoudre du seul dans de l'eau et de l'huile. Ca marche vachement mieux dans l'eau quand même...}

On va essayer de comprendre dans cette leçon comment choisir un solvant, quelles sont ses propriétés et son influence cinétique et thermodynamique.

\textbf{Définition :} un solvant est une substance qui a la propriété de dissoudre, de diluer ou d'extraire d'autres substances sens les modifier chimiquement et sans se modifier lui-même.

\transition{Afin de comprendre les solvants, nous allons devoir comprendre leurs propriétés.}

\section{Les différents types de solvant}
\subsection{Propriétés}
\livre{Dunod p261-264}

\begin{itemize}
 \item \textbf{Effet ionisant :} c'est la capacité d'un solvant polaire à stabiliser deux ions qui se séparent. Elle est directement liée à la valeur du moment dipolaire du solvant.
 \item \textbf{Effet dissociant :} c'est la capacité d'un solvant à éloigner deux ions. Elle est directement liée à la valeur de la permittivité électrique, étant donné que l'énergie coulombienne entre les deux charges s'écrit :
 \[
 U \propto \frac{q_1q_2}{4\pi\epsilon_0\epsilon_r r}
 \]
 \item \textbf{Proticité :} c'est la capacité de certains solvant à libérer un proton (il y a aussi les solvant amphiprotiques qui peuvent capter et céder un proton comme l'acide acétique anhydre). Elle est directement reliée au pKa du solvant : plus le pKa est faible, plus le proton est labile, plus le solvant est protique
 \item \textbf{Liaisons hydrogène :} c'est une intéraction entre un hydrogène partiellement chargé positivement et un doublet non liant que peuvent générer les solvants pour solvater des espèces. 
\end{itemize}

\begin{center}
\includegraphics[scale=0.5]{Dissolution.PNG}
\end{center}

\transition{On peut donc classer les solvants selon ces différentes propriétés.}

\subsection{Classification des solvants}
\begin{center}
\includegraphics[scale=0.75]{solvants1.PNG}
\end{center}

\begin{center}
\includegraphics[scale=0.7]{solvants2.PNG}
\end{center}

\transition{Faut penser à la nature aussi non mais oh!}

\subsection{Les solvants en chimie verte}

\begin{itemize}
 \item \textbf{P1 :} Il est préférable d’éviter la formation de déchets plutôt que de les traiter ou de dépolluer une fois qu’ils sont formés.
 \item \textbf{P2 :} Les méthodes de synthèse doivent être conçues de façon à maximiser l’incorporation de toutes les substances utilisées au cours du procédé dans le produit final.
 \item \textbf{P3 :} Concevoir des synthèses chimique faisant appel à des réactifs et conduisant à des produits les moins dangereux possibles pour l'humanité et pour l'environnement
 \item \textbf{P4 :} Concevoir des produits chimiques moins toxiques à propriétés égales (ou meilleures).
 \item \textbf{P5 :} Limiter l'utilisation et la dangerosité des substances chimiques auxiliaires.
 \item \textbf{P6 :} Minimiser la dépense énergétique
 \item \textbf{P7 :} Quand c'est techniquement et économiquement réalisable, il faut utiliser des matières premières renouvelables plutôt qu'épuisables.
 \item \textbf{P8 :} Eviter d'utiliser des groupements temporaires tels que des groupements protecteurs, activateurs , auxiliaires chiraux ou autres.
 \item \textbf{P9 :} Utiliser des catalyseurs sélectifs plutôt que des réactifs stoechiométriques.
 \item \textbf{P10 :} Concevoir des produits chimiques qui se dégradent après utilisation.
 \item \textbf{P11 :} Analyser en continu pour éviter la pollution inutile.
 \item \textbf{P12 :} Limiter les risques d'accident.
\end{itemize}

P1,P3,P4,P6

\hspace{7mm}

\begin{itemize}
 \item Le CO2 supercritique peut être utilisé pour la fabrication de café décaféiné pour extraire la caféine. Le CO2 supercritique  permet de solubiliser la plupart des espèces organiques de faible masse moléculaire comme la caféine.
 \item le 2-méthyltétrahydrofurane est un solvant organique apolaire aprotique qui peut replacer le toluène et le THF. Il est issu de sources renouvelables (sucre de cannes).
 \item Le 1,3-propanediol est polaire et protique. De plus il est biodégradable et faiblement toxique.  Il peut être synthétisé à partir de glycerol ou de sucre de maïs par action bactériologique.
\end{itemize}

\transition{Maintenant que nous avons étudié les différentes propriétés des solvants, on va pouvoir regarder comment les choisir dans des cas concrets}

\section{Choix du solvant}
Voici un tableau récapitulatif de ce à quoi on peut penser :
\begin{center}
\begin{tabular}{c|c}
Technique & Propriété des solvants \\ \hline
CCM & affinité éluant/substrat \\
Distillation & Utilisation azéotrope (eau/éthanol) \\
Électrolyse & mur du solvant \\
Extraction liquide-liquide & Miscibilité et partage \\
Mécanisme réactionnel & stabilisation IR \\
Recristallisation & solubilité à chaud et à froid \\
\end{tabular}
\end{center}

On va s'intéresser à l'avant-dernière ligne : la stabilisation d'un intermédiaire réactionnel.

\subsection{Cinétique d'une substitution nucléophile}

\begin{center}
\includegraphics[scale=0.8]{hydrolyse.PNG}
\end{center}

Arrhénius : $k=Ae^{-\frac{E_a}{RT}}$


\experience{Hydrolyse du chlorure de tertiobutyle}{Florilège de chimie pratique}{}{
On prépare 3 mélanges eau/acétone en proportions différentes. On y ajoute du chlorure de tertiobutyle qui est hydrolysé en 1,1-diméthyléthan-1-ol. La réaction est d'autant plus rapide que le solvant est dissociant. Par suivi conductimétrique, on montre que la constante de vitesse augmente avec la quantité d'eau.
}

\[
^tBuCl+H_0O = ^tBuOH+H^++Cl^-
\]

\begin{center}
\includegraphics[scale=1]{mecanisme.PNG}
\end{center}

C'est une SN1, donc la loi de vitesse est d'ordre 1 en la concentration de thertiobutyle. L'avancement vaut donc :

\[
\xi (t)=\xi_f (1-e^{-k_1t})
\]

Ce qui donne une conductivité valant :

\[
\sigma (t) =( \lambda_{H+}+\lambda_{Cl-}) \xi (t)
\]

\subsection{Coefficient de partage du diiode}
On veut étudier le partage du diiode entre l'eau et le cyclohexane. L'équilibre s'écrit :

\[
I_{2(aq)}=I_{2(org)}
\]

On cherche à déterminer la constance $K=\frac{[I_{2(aq)}]}{[I_{2(org)]}}$.

\experience{Mesure de la constante de partage du diiode}{Florilège de la chimie pratique, Daumarie}{}{
On dissout 1 g de diiode dans 200 mL d'eau. On ajoute 20 mL de cyclohexane : la phase aqueuse jaune pâle se décolore et la phase organique devient fushia. On extrait la phase aqueuse et on fait un dosage colorimétrique avec le thiosulfate de sodium à 0.01 mol/L. On en déduit K.
}

\subsection{Solvant de chromatographie}

\begin{center}
\includegraphics[scale=1]{CCM.PNG}
\end{center}

\section*{Conclusion}
On peut parler de la recristallisation, de l'extraction liquide liquide. S'il y a le temps, on peut même le mettre dans le leçon

\begin{center}
\includegraphics[scale=1]{bonus1.PNG}
\end{center}

\begin{center}
\includegraphics[scale=1]{bonus2.PNG}
\end{center}


\section*{Questions}
\textbf{Situation de la leçon, filière ? Chapitre avant, chapitre après ?}
Première année de prépa (MPSI,PTSI), premier semestre\\
Avant: forces intermoléculaires (interactions de VdW, liaisons H)\\

\textbf{Peut-on
assimiler concentration et activité dans l’eau ? Et dans le cyclohexane, la condition est plus ou moins restrictive
que dans l’eau pour les concentrations à partir desquelles ce n’est plus le cas ?}

\bigbreak
\textbf{Vous avez dit que les interactions
de type London sont plus fortes que Keesom : pourquoi ? Dans l’expression de l’énergie d’interaction de Keesom il
y a un facteur kT/hbar : à quoi c’est dû ? Ca explique le résultat ?}

\bigbreak
\textbf{Est-ce que HCl serait autant dissocié dans l’acide
éthanoïque que dans l’eau ? Est-ce que l’acide éthanoïque est amphotère ?}

\bigbreak
\textbf{Vous avez parlé du THF : quelle est
sa formule de Lewis ? Dans quelle catégorie de solvant on le range ? Pourquoi il n’est que peu polaire alors que
l’acétone l’est ?}

\bigbreak
\textbf{Quels sont les processus de
solvatation du sucre dans l’eau ?}

\bigbreak
\textbf{Quels sont les interactions mises en jeu dans les interactions de Van der Waals ?}

\bigbreak
\textbf{Détailler les interactions entre un solvant polaire et une molécule apolaire ?}

\bigbreak
\textbf{Différence entre dipole instantané
et induit ?}

\bigbreak
\textbf{Unité SI d’un moment dipolaire, ODG.}

\bigbreak
\textbf{Comment expliquer qu’une grande permittivité augmente le
caractère dispersant ?}

\bigbreak
\textbf{Mécanisme de Cannizaro ?}

\bigbreak
\textbf{Développer les problèmes environnementaux liés aux solvants.}

\bigbreak
\textbf{Ont-ils un rôle sur la cinétique ? Exemples ?}

\bigbreak
\textbf{3 types de solvant ? Donner un exemple
de chaque.}
Pour le polaire aprotique, elle attendait le DMSO
\bigbreak
\textbf{Exemple de l’utilité des solvants dans la vie de tous les jours ?}

\bigbreak
\textbf{Quelle est le nom de la réaction chimique
dans la réaction de Cannizzaro ? Est-ce qu’on a la même chose avec un autre aldéhyde classique ?}
dismutation
\bigbreak
\textbf{Connaissez-vous un appareil pour enlever le solvant
une fois l’extraction faite ?}
évaporateur rotatif
\bigbreak
\textbf{Quelle est la différence entre une extraction et un lavage ?}

\bigbreak
\textbf{Pourquoi l’iode est de couleur différente dans l’eau et dans le cyclohexane ? Comment s’appelle ce phénomène ?}
Solvatochromie
\bigbreak
\textbf{Comment faire passer l’iode en phase aqueuse ?}
Avec du triiodure
\bigbreak
\textbf{Quels types de solutés sont solubles dans l’huile ou les corps gras? Intérêt en cuisine ?}

\bigbreak
\textbf{L’huile alimentaire (sur la paillasse) peut-elle avoir été extraite à l’aide un solvant ? C’est probable si ce n’est pas indiqué « huile vierge » sur la bouteille. Si oui, par quel type de solvant ?}

\bigbreak
\textbf{Qu’est-ce qu’un liquide ionique ?}

\bigbreak
\textbf{Exemple de solvant surcritique ?}
 CO2 surcritique est actuellement largement utilisé en agroalimentaire (extraction de caféine), ce serait bien d’avoir un peu de culture dessus. Un fluide surcritique n’est pas nécessairement à haute température (31 \degree C pour CO2)
\bigbreak
\textbf{Une molécule peut-elle être acide et apolaire ?}
Oui, exemple l’acide fumarique.
\bigbreak
\textbf{Un solvant peut-il être protique et apolaire ?}  Non, pas de ça au rayon solvant.
\bigbreak
\textbf{Que deviennent les solvants après usage ?}

\bigbreak
\textbf{Peut-on mélanger tous les solvants organiques dans les bidons de récupération du laboratoire ? Pourquoi faut-il séparer les solvants halogénés ?}

\bigbreak
\textbf{Dosage de I2: repérage de l'équivalence ?}

\bigbreak
\textbf{Interprétation moléculaire du coefficient de partage de I2 ?}

\bigbreak
\textbf{Explications liaisons H, configuration des atomes ?}

\bigbreak
\textbf{Définition proticité ?}

\bigbreak
\textbf{Principes de la chimie verte ?}


\section*{Remarques}
\begin{itemize}
 \item
\end{itemize}




\end{document}
