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Comparer espèce chimique synthétisée et espèce chimique naturelle

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Objectif

Comparer, grâce à des données expérimentales, une espèce chimique synthétisée et une espèce chimique naturelle.

Points clés
  • Il existe des espèces chimiques naturelles que l’on peut synthétiser en laboratoire.
  • Pour vérifier que l’espèce obtenue est bien celle que l’on a voulu synthétiser, on peut comparer les grandeurs physiques (masse volumique, température de fusion ou d’ébullition, etc.) ou effectuer une chromatographie sur couche mince (CCM).
  • Dans la majorité des cas, le produit synthétisé est un mélange qui contient l’espèce voulue.
Pour bien comprendre
  • Identifier une espèce chimique par des tests physiques
  • Interpréter le résultat d’une CCM
1. Les espèces chimiques naturelles et synthétiques
Une espèce chimique est naturelle lorsque la nature l’a produite.
Exemples
  • L’acide citrique se retrouve dans le citron.
  • Le saccharose se retrouve dans la betterave.
  • La caféine se retrouve dans le café.

Certaines de ces espèces chimiques peuvent être synthétisées par l’homme. C’est le cas d’espèces qui sont moins couteuses à synthétiser qu’à extraire de la nature, ou qui sont rares à l’état naturel.

Exemples
  • Beaucoup d’arômes sont synthétisés : la vanilline, l’acide citrique, etc.
  • L’acide acétylsalicylique (principe actif de l’aspirine) peut être extrait du saule mais il coute moins d’arbres de la synthétiser.
Une espèce chimique naturelle et la même espèce chimique obtenue par synthèse sont indifférenciables.

Elles ont les mêmes propriétés chimiques et physiques : température de fusion, température d’ébullition, masse volumique, etc.

Il existe également des espèces chimiques synthétisées par l’homme et qui n’existent pas à l’état naturel. Ce sont des espèces chimiques artificielles.

Exemples
Beaucoup de matières plastiques sont artificielles (nylon, PVC, etc.), tout comme la majorité des médicaments.
2. Comparer une espèce chimique naturelle et une espèce chimique synthétique

Quand on a réalisé la synthèse d’une espèce chimique qui existe à l’état naturel, il faut vérifier que l’espèce obtenue est bien celle que l’on a voulu synthétiser.

On la compare pour cela à un échantillon de l’espèce chimique que l’on a voulu synthétiser.
a. L'espèce chimique à synthétiser est un corps pur

Si l’espèce chimique à synthétiser est un corps pur, on peut comparer les caractéristiques physiques :

  • masse volumique  ( en g·cm−3 ;  en g ;  en cm3) ;
  • température de fusion pour un solide ;
  • température d’ébullition pour un liquide ;
  • etc.
Exemple
Si l’espèce chimique synthétisée a exactement la même masse volumique que l’espèce chimique naturelle alors il s’agit de la même espèce chimique.
b. L'espèce chimique à synthétiser est un mélange

Un extrait naturel est rarement un corps pur (composé d’une seule espèce chimique). Il s’agit généralement d’un mélange.

Dans le cas d’un mélange, on réalise le plus souvent une chromatographie sur couche mince (CCM) au cours de laquelle les composants seront séparés et l’espèce chimique que l’on souhaite copier sera identifiable et comparable à l’espèce synthétisée.

Exemple
Le benzaldéhyde est une molécule à l’odeur caractéristique d’amande amère et que l’on sait synthétiser en laboratoire.

On a réalisé la chromatographie du produit de la synthèse du benzaldéhyde (S) et de l’extrait d’essence d’amande amère (AA).

Chromatogramme du produit d’une synthèse
On remarque que les deux produits sont des mélanges car il y a plus d’une tache sur leur chromatogramme. Les deux chromatogrammes ont une seule tache commune : le benzaldéhyde.

Le résultat de la synthèse n’est pas pur : il contient non seulement du benzaldéhyde, mais aussi des résidus de la réaction (réactif non consommé et un autre produit de réaction sans doute).

On note également que le chimiste n’a pas cherché à synthétiser exactement l’essence d’amande amère mais une seule molécule constituante : le benzaldéhyde, dont l’odeur prédomine.

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