PREPARATION DE L'AZOBENZENE
L'azobenzène est préparé par réduction du nitrobenzène en milieu
basique, le réducteur utilisé est le zinc.
Dans les conditions de réaction qui sont utilisées, il se produit une réduction
du nitrobenzène avec couplage.
L'azobenzène préparé est caractérisé par sa
température de fusion et sa pureté est vérifiée par C.C.M.
1) Données
Nitrobenzène masse molaire = 123,11 g.mol-1.
Densité = 1,20
Pureté = 98%
Le nitrobenzène est toxique par
contact et par inhalation.
Peu soluble dans l'eau, soluble dans
les alcools et les solvants aromatiques.
Potasse KOH masse molaire = 56,11 g.mol-1.
pureté = 85
% minimum en KOH
La potasse est corrosive et
hygroscopique.
La dissolution dans l'eau est
exothermique. La solution est corrosive.
Diéthylèneglycol masse molaire = 106,12 g.mol-1.
Q eb. = 245°C
Soluble dans l'eau et l'éthanol.
Zinc
masse molaire = 65,38 g.mol-1.
La poudre peut s'enflammer
spontanément dans l'air. En présence d'eau il se dégage des gaz explosifs.
Ethanol à 95° masse
molaire = 46,07 g.mol-1.
Pureté = 95 % en volume. Q eb = 78°C
Liquide volatil et inflammable.
Vapeurs nocives et très inflammables.
Toluène
masse molaire = 92,14 g.mol-1.
Liquide volatil et inflammable.
Vapeurs nocives et très inflammables.
Azobenzène masse molaire = 182,23 g.mol-1.
Nocif par inhalation et contact.
Soluble dans le toluène, légèrement soluble dans l'éthanol à froid, soluble
dans l'éthanol à chaud, peu soluble dans l'eau.
2) Mode opératoire
Produit brut
Dans un ballon tricol de 250 cm3, équipé :
- d'un condenseur à reflux,
- d'une ampoule de coulée,
- d'une agitation mécanique étanche,
- d'un thermomètre 0 – 250°C,
on introduit tout en agitant :
- 20 cm3 de diéthylèneglycol,
- 8 g de zinc en poudre,
- 13 g de potasse,
- 5 cm3 de
nitrobenzène,
- 30 cm3 de diéthylèneglycol.
Le mélange, maintenu sous vive
agitation, est chauffé durant 30 min en utilisant un bain-marie bouillant.
Le bain-marie est remplacé par un chauffe-ballon (sécher le fond du
ballon).
Le mélange est porté à 130 – 140 °C. Cette température doit être maintenue
pendant 30 min.
La solution devient progressivement rouge.
Le mélange réactionnel est alors refroidi rapidement à ~ 80 °C, puis on
introduit, par l'ampoule de coulée, 50 cm3
d'éthanol à 95° (verser l’éthanol assez vite).
Dans une sorbonne (hotte) le mélange réactionnel
chaud est filtré sur filtre plissé. Les résidus solides sont lavés avec 10 cm3 d'éthanol à 95°.
Placer le filtre plissé contenant le zinc résiduel dans un bécher d'eau avant
de le jeter.
La poudre de zinc fraîchement décapée peut s'enflammer spontanément.
Le filtrat est refroidi dans un bain glacé et on lui ajoute un volume égal
d'eau glacée.
L'azobenzène précipite lentement puis il est séparé par
filtration sur entonnoir de Büchner.
Le produit brut est soigneusement essoré sur l'entonnoir de Büchner et
pesé.
On prélève 2 g de produit brut ; le reste est placé à l'étuve (T ~ 50 °C) pour
y être séché à masse constante.
Le filtrat est placé en récupération de solvant.
Recristallisation.
On recristallise 2 g de produit brut dans un mélange 90 % éthanol – 10 % eau en
volume.
(utilisation de 8 à 20 cm3 de mélange).
Le produit pur est alors séché à masse constante.
Caractérisation de l'azobenzène :
Prendre la température de fusion du produit brut et du produit pur.
On réalisera une chromatographie sur couche mince:
Plaque 5cm ´ 10cm -
phase stationnaire : silice - fluorescente aux U.V.
Préparation des solutions : 0,1g de produit dans 10 cm3 de toluène.
Il est impératif de ne pas exposer ces solutions à une
lumière intense. Les conserver à l'obscurité si possible.
Dépôt n°1 : (E)-azobenzène
produit commercial. (Solution fournie)
Dépôt n°2 : produit purifié. (Solution à préparer)
Dépôt n°3 : produit brut. (Solution à préparer)
Eluant : toluène. Révélation : lampe UV 254 nm.