Synthèse d'une espèce chimique

Fabriquer au laboratoire une espèce identique à la nature : même formule, mêmes propriétés physiques.

1 L'idée

Une espèce chimique de synthèse est produite par l'Homme à partir de réactifs, en laboratoire ou dans l'industrie. Elle peut être identique à une espèce naturelle : même formule chimique, mêmes propriétés physiques.

Exemple : la vanilline naturelle (extraite de la gousse de vanille) et la vanilline de synthèse ont la même température de fusion $T_f = 81\,\text{°C}$. Seule leur origine diffère.

Espèce naturelle et espèce de synthèse

Espèce naturelle : présente dans la nature, extraite d'un végétal, d'un minéral ou d'un animal.
Espèce de synthèse : fabriquée par réaction chimique. Peut être identique à une espèce naturelle ou sans équivalent naturel.
Deux espèces de même formule chimique ont exactement les mêmes propriétés physiques et chimiques, quelle que soit leur origine.

Les trois étapes d'un protocole de synthèse

1. Réaction : mélange des réactifs dans les conditions appropriées (chauffage, catalyseur…). Les réactifs se transforment en produits.
2. Séparation et purification : isolation de l'espèce souhaitée. Techniques : filtration (sépare un solide d'un liquide), décantation (sépare deux liquides non miscibles), distillation (sépare deux liquides de températures d'ébullition différentes).
3. Identification : comparaison des propriétés physiques du produit obtenu ($T_f$, $T_e$, densité…) avec des valeurs de référence, ou utilisation de la chromatographie sur couche mince (CCM).

4 Identifier un produit par chromatographie (CCM)

Principe

On dépose sur la plaque : la référence R (espèce pure connue), le produit de synthèse S, et éventuellement l'espèce naturelle N.

Après migration du solvant, on mesure la hauteur de chaque tache depuis le bas de la plaque.

Deux taches à la même hauteur correspondent à la même espèce chimique.

Si S migre à la même hauteur que R, le produit synthétisé est bien l'espèce attendue. Une tache supplémentaire dans S révèle la présence d'une impureté.

Erreurs fréquentes

Croire qu'une espèce de synthèse est inférieure à l'espèce naturelle : si la formule chimique est identique, les propriétés sont rigoureusement les mêmes.
Confondre séparation (isoler le produit du mélange) et identification (vérifier la nature du produit) : ce sont deux étapes distinctes.
Croire qu'un produit pur peut donner plusieurs taches en CCM : un produit pur ne donne toujours qu'une seule tache.