Voici le corrigé du TP sur les molécules organiques : mesures types de masse volumique, courbe m = f(V) tracée à partir des résultats, bilan de miscibilité et compte rendu modèle. Tes valeurs peuvent différer légèrement selon ta balance, ta température et la pureté des liquides.
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Résultats types du corrigé du TP sur les molécules
| Volume V d’éthanol (mL) | 2,0 | 4,0 | 6,0 | 8,0 | 10,0 |
|---|---|---|---|---|---|
| Masse m (g) | 1,60 | 3,15 | 4,75 | 6,30 | 7,90 |
| Liquide | Masse de 10,0 mL (g) | Masse volumique ρ (g/mL) | Miscible à l’eau ? | Phase du dessus |
|---|---|---|---|---|
| Éthanol | 7,90 | 0,790 | oui (une seule phase) | sans objet |
| Propan-1-ol | 8,03 | 0,803 | oui (une seule phase) | sans objet |
| Butan-1-ol | 8,10 | 0,810 | non (deux phases) | le butan-1-ol |
| Cyclohexane | 7,79 | 0,779 | non (deux phases) | le cyclohexane |
Réponses aux questions
1. Éthanol : CH3–CH2–OH ; propan-1-ol : CH3–CH2–CH2–OH ; butan-1-ol : CH3–CH2–CH2–CH2–OH ; cyclohexane : C6H12.
2. Les points sont alignés sur une droite passant par l’origine : la masse est proportionnelle au volume. Le coefficient directeur (7,90 ÷ 10,0 = 0,79 g/mL) est la masse volumique de l’éthanol.
3. ρ = m ÷ V : 1,60 ÷ 2,0 = 0,800 ; 3,15 ÷ 4,0 = 0,788 ; 4,75 ÷ 6,0 = 0,792 ; 6,30 ÷ 8,0 = 0,788 ; 7,90 ÷ 10,0 = 0,790 g/mL. Moyenne : ρ ≈ 0,79 g/mL.
4. Propan-1-ol : 8,03 ÷ 10,0 = 0,803 g/mL ; butan-1-ol : 0,810 g/mL ; cyclohexane : 0,779 g/mL. Tous sont moins denses que l’eau (1,00 g/mL).
5. L’éthanol et le propan-1-ol sont miscibles à l’eau (une seule phase). Le butan-1-ol (un peu soluble, mais avec une phase supérieure visible) et le cyclohexane ne le sont pas.
6. Le groupe –OH de l’éthanol, polarisé (O δ−, H δ+), forme des liaisons hydrogène avec l’eau, et sa chaîne de 2 carbones est courte. Pour le butan-1-ol, la chaîne de 4 carbones, peu polarisée, est trop importante : l’effet du groupe –OH ne suffit plus, d’où deux phases.
7. Oui : le butan-1-ol et le cyclohexane (0,81 et 0,78 g/mL) sont moins denses que l’eau et flottent : la phase du dessus est le liquide organique, ce que l’on observe.
8. Il faut lire le bas du ménisque pour éviter l’erreur systématique de lecture ; les tubes sont bouchés car ces liquides sont volatils et inflammables. Causes d’erreur : lecture imprécise du volume (parallaxe), évaporation, éprouvette mal séchée, bulles d’air, température différente de 20 °C.
Conclusion et compte rendu modèle
Compte rendu. Nous avons mesuré la masse de volumes croissants d’éthanol : le graphique m = f(V) est une droite passant par l’origine, de pente 0,79 g/mL, qui donne la masse volumique de l’éthanol, en accord avec la valeur tabulée. Les masses volumiques du propan-1-ol (0,803 g/mL), du butan-1-ol (0,810 g/mL) et du cyclohexane (0,779 g/mL) sont toutes inférieures à celle de l’eau. Les tests de miscibilité avec l’eau montrent que l’éthanol et le propan-1-ol forment une seule phase, alors que le butan-1-ol et le cyclohexane donnent deux phases, avec le liquide organique au-dessus. Nous interprétons ces résultats par la structure des molécules : le groupe –OH, polarisé, établit des liaisons hydrogène avec l’eau, mais seulement si la chaîne carbonée est courte. À partir de quatre atomes de carbone, la chaîne peu polarisée domine et la miscibilité devient limitée. Un hydrocarbure comme le cyclohexane, sans groupe polaire, n’est pas miscible à l’eau. La miscibilité dépend donc à la fois du groupe caractéristique et de la longueur de la chaîne.
Erreurs fréquentes en TP
- Oublier de tarer l’éprouvette ou lire le haut du ménisque au lieu du bas.
- Ne pas sécher l’éprouvette entre deux liquides, ce qui mélange les produits.
- Conclure sur la miscibilité sans attendre que les phases se séparent.
- Confondre « peu soluble » et « miscible en toutes proportions ».
- Verser les liquides organiques dans l’évier au lieu du bidon de récupération.