Éthanol/séchage

Un article du site scienceamusante.net.

Le chimiste est souvent confronté à l'éthanol SGH02. Par distillation, il n'est pas possible d'obtenir de l'éthanol pur à 100 % (absolu), c'est-à-dire sans trace d'eau, en raison de la formation d'un azéotrope.

Il existe plusieurs techniques pour sécher l'éthanol ; en voici quelques unes. (Le terme "sécher" devrait être utilisé au lieu de "déshydrater" ; ce dernier terme est plutôt utilisé lorsqu'on fait référence à la réaction d'élimination de H2O pour former un alcène à partir d'une fonction alcool).

1 Méthode de Berthelot (tirée de son Traité élémentaire de chimie organique)

1. Pour obtenir l'alcool privé d'eau[1], il faut recourir à des agents chimiques. Les seuls moyens vraiment efficaces et utiles consistent dans l'emploi de la chaux, de la baryte[2], ou de la potasse[3] récemment fondue, et surtout des deux dernières. Cependant en général on a recours à la chaux qui est à meilleur marché.

On fait digérer[4] l'alcool sur la chaux vive, pendant vingt quatre heures environ la chaux absorbe l'eau et se délite. En distillant ensuite au bain-marie, dans une cornue ou dans un alambic adapté à un serpentin[5], on obtient l'alcool distillé dans un grand état de pureté. Cependant, lorsqu'on opère sur des quantités considérables, ce mode de procéder entraîne quelque perte, parce que l'alcool forme avec la chaux une combinaison fixe (alcoolate de chaux)[6].

En chauffant ensuite la masse à feu nu[7], on peut en effet en retirer encore une assez grande quantité d'alcool ; mais il faut se garder de réunir ce produit au premier, car il renferme des matières empyreumatiques[8]. Dans tous les cas, l'alcool rectifié une seule fois sur la chaux n'est pas absolument anhydre il retient encore un ou deux centièmes d'eau.

2. Quand on veut avoir l'alcool parfaitement absolu, on a recours à la potasse récemment fondue dans des creusets d'argent; on la fait digérer avec l'alcool déjà concentré, jusqu'à ce qu'elle soit dissoute puis on distille à feu nu, ce qui exige une température un peu élevée. Cependant il faut avoir soin qu'elle demeure toujours inférieure à 200°C, sans quoi, la potasse attaquant l'alcool auquel elle est en partie combinée, fournirait de l'hydrogène et de l'acétate de potasse. On obtient ainsi l'alcool absolu.

Quant à l'alcool retenu par la potasse, on le retire en ajoutant de l'eau et en distillant la liqueur aqueuse, concentrée ensuite dans un vase d'argent, fournit la potasse dite à l'alcool.

3. Pour opérer avec une certitude complète la séparation des moindres traces d'eau contenues dans l'alcool, au lieu d'employer la potasse, il est préférable d'avoir recours à la baryte, dont l'emploi porte avec lui son contrôle. En effet, la baryte forme avec l'alcool un alcoolate, C4H5BaO2[9], très soluble dans l'alcool anhydre, mais que la moindre trace d'eau précipite. On fait donc digérer l'alcool, déjà très concentré, sur la baryte, jusqu'à ce qu'elle se dissolve abondamment dans l'alcool; ce qui est accusé par la teinte jaunâtre acquise par ladite liqueur ; puis on distille au bain-marie la dissolution, et l'on obtient de l'alcool absolument pur et anhydre.

La distillation précédente doit être effectuée avec précaution et au bain-marie, pour éviter les soubresauts. En effet, la chaleur précipite dans la liqueur l'alcoolate de baryte, composé beaucoup moins soluble à chaud qu'à froid, sous la forme d'une poudre grenue et cristalline.

Tel est le moyen le plus assuré pour préparer l'alcool tout à fait anhydre.


Explication de certains termes :

  1. anhydre
  2. oxyde de baryum, BaO
  3. hydroxyde de potassium SGH05SGH07
  4. reposer
  5. ballon avec colonne à distiller simple et réfrigérant droit
  6. éthanolate de calcium : (CH3CH2O)2Ca
  7. à plus forte température
  8. matières à odeur de fumée, de grillé ou de brûlé.
  9. éthanolate de baryum : (CH3CH2O)2Ba

2 Avec de la chaux vive

  • Placer 1 L d'éthanol dans un ballon de 2 L et ajouter 250 g de chaux vive CaO SGH05SGH07.
  • Chauffer à reflux avec une garde en chlorure de calcium SGH07 (piège à eau) pendant 6 h.
  • Puis distiller.

3 Avec du magnésium

Pour un séchage à 99,8%, on peut attaquer l'éthanol avec du magnésium SGH02 en poudre, selon les deux réactions :

Mg(s) + 2 CH3-CH2-OH(l) → Mg(O-CH2-CH3)2(s) + H2(g)
Mg(O-CH2-CH3)2(s) + 2 H2O(l) → Mg(OH)2(s) + 2 CH3-CH2-OH(l)

Afin d'accélérer le réaction, on peut rajouter un cristal d'iode SGH07SGH09 dans le ballon. Attention, la réaction peut être violente.

  • Dans un ballon, ajouter le magnésium en poudre à l'éthanol, avec un cristal d'iode.
  • Agiter pendant 1 à 2h en surveillant la réaction pour qu'elle ne s'emballe pas.
  • Ensuite, chauffer à reflux pendant 2 à 3 h.
  • Enfin, distiller l'éthanol. L'hydroxyde de magnésium solide reste dans le ballon.

Cette méthode fonctionne également très bien pour sécher le méthanol SGH02SGH06SGH08.