Extraction et séparation d'espèces chimiques

Extraction et séparation d'espèces chimiques

I. Les espèces chimiques

1. Espèce chimique

Définition : On appelle espèce chimique un ensemble constitué d’entités identiques.

Toute espèce chimique possède un nom.

Elle peut être représentée par sa formule chimique.

Elle possède des grandeurs caractéristiques qui permettent de la reconnaître. Citons par exemple son aspect, sa couleur, sa masse volumique, sa densité, sa solubilité dans l’eau (ou dans un solvant), sa température de fusion, sa température d’ébullition etc…

Remarque : Les espèces chimiques qui existent dans la nature sont dites naturelles. Certaines sont fabriquées par l’homme ; elles sont dites synthétiques. On remarquera qu’une espèce chimique synthétique peut être identique à une espèce chimique naturelle.

2. Corps purs et mélanges

Définition :

On appelle corps pur une substance constituée d’une seule espèce chimique.

Définition :

On appelle mélange une substance constituée de plusieurs espèces chimiques.

II Caractéristiques physiques d’une espèce chimique

1. Masse volumique

Définition : On appelle masse volumique d’une espèce chimique le quotient:

$\begin{array}{||}\hline \rho =\frac{m}{V}\\ \hline\end{array}$ avec $\{\begin{array}{l}\text{masse d'un échantillon l'espèce chimique (kg ou g)}\\ {\text{V: Volume de l'échantillon (m}}^{\text{3}}\text{ ou L)}\\ \rho \text{: masse volumique de l'espèce chimique (kg}{\text{.m}}^{\text{-3}}\text{ou g}{\text{.L}}^{\text{-1}}\text{)}\end{array}$

2. Densité

Définitions :

▪   La densité d’une espèce chimique liquide est le rapport entre sa masse volumique et celle de l’eau :

$\begin{array}{||}\hline d=\frac{\rho }{{\rho }_{eau}}\\ \hline\end{array}$

▪   La densité d’une espèce chimique est le rapport entre sa masse volumique et celle de l’air (l’air et le gaz étant dans les mêmes conditions de température et de pression).

$\begin{array}{||}\hline d=\frac{\rho }{{\rho }_{air}}\\ \hline\end{array}$

Remarques :

▪   $\rho$, ${\rho }_{eau}$ et ${\rho }_{air}$ sont donnés en kg.m^-3 dans le système international.

▪   La densité est une grandeur sans unité.

3. Solubilité

Définition : La solubilité d’une espèce chimique dans un solvant est la masse maximale de cette espèce que l’on peut dissoudre par litre de solution (unité : $kg.m^{-3}$ ou $g.L^{-1}$ ).

III. Extraction et séparation d'espèces chimiques

De nombreux médicaments contiennent des principes actifs d’origine naturelle que le chimiste peut extraire par différents moyens.

1. Extraction par solvant

L'extraction par solvant consiste à dissoudre le composé recherché dans un solvant non miscible avec l'eau et à séparer la phase organique contenant le composé à extraire de la phase aqueuse.

Remarque: Le choix du solvant obéit à trois critères et nécessite la connaissance d'un paramètre physique caractéristique de ce solvant.

▪   Etat physique du solvant: le solvant doit être liquide à la température et à la pression où l'on réalise l'extraction.

▪   Miscibilité du solvant: le solvant doit être non miscible à la phase qui contient initialement le composé à extraire.

▪   Solubilité: le composé à extraire doit être très soluble dans le solvant. C'est à dire, beaucoup plus soluble dans le solvant que dans le milieu où il se trouve initialement (milieu aqueux en général).

Remarques:

▪   Si l'espèce à extraire est présente dans un solide, l'extraction est réalisée par macération, infusion ou décoction. Il s'agit alors d'une extraction solide-liquide.

▪   Si l'espèce à extraire est présente dans une solution aqueuse, l'extraction est réalisée à l'aide d'un ampoule à décanter. Il s'agit alors d'une extraction liquide-liquide.

2. Expression

L'expression permet d’obtenir les produits par pressage.

3. Distillation

La distillation permet de séparer les constituants d'un mélange homogène de liquides dont les températures d'ébullition sont différentes.

4. Filtration

La filtration permet de séparer les constituant d'un mélange solide liquide par passage à travers un milieu filtrant.