Le benzaldéhyde est une espèce chimique organique odorante, et contenue dans les amandes amères. A l'état pur, il est liquide à température ordinaire. On sait l'obtenir par extraction à partir de ces amandes : on obtient l'extrait naturel d'amande amère. On sait aussi le synthétiser en laboratoire : on obtient le benzaldéhyde commercial, liquide beaucoup moins coûteux, qui est souvent utilisé pour parfumer les pâtisseries et boissons, en particulier le sirop d'orgeat. On se propose d'étudier les caractéristiques physiques du benzaldéhyde puis d'analyser une solution aqueuse de sirop d'orgeat pour déterminer si celui- ci est parfumé avec l'extrait naturel ou avec le benzaldéhyde synthétique.

1. Extraction du benzaldéhyde de la boisson aqueuse au sirop d'orgeat.
   - On dispose de 3 solvants :Ether diéthylique , éthanol et dichlorométhane. Déduire des données du tableau suivant le solvant approprié pour réaliser l'extraction .Donner le raisonnement.

   	Eau	Ether diéthylique	éthanol	dichlorométhane
   densité	1	0,71	0,8	1,33
   Température d'ébullition °C	100	35	78	40
   Solubilité du benzaldéhyde dans ce solvant	faible	Très bonne	Très bonne	faible
   Miscibilité avec l'eau		nulle	Très bonne	nulle

   
   - Le mode opératoire :
   · On prélève 10 mL de boisson. Quel instrument choisir pour mesurer ce volume ?
   · On transvase dans un erlenmeyer et on ajoute 5mL de solvant, on agite et on laisse déposer. Qu'observe-t-on ? Préciser où se trouve le benzaldéhyde.
   · Avec quel dispositif peut-on le récupérer ?
   · Comment éliminer ensuite le solvant ? On obtient finalement un liquide (S).
2. Analyse par chromatographie : on dépose sur une plaque de silice 3 microgouttes de benzaldéhyde commercial(B), l'extrait naturel d'amande amère(AA), le liquide (S) obtenu ci-dessus. Après migration avec un éluant approprié ,séchage puis révélation, on obtient le chromatogramme suivant :

   - Pourquoi peut- on en déduire que la boisson et l'extrait naturel contiennent du benzaldéhyde ? - L'extrait naturel d'amande amère (AA) est-il constitué uniquement de benzaldéhyde ? - La boisson au sirop d'orgeat est-elle parfumée à l'arôme de synthèse ou à l'extrait naturel ?

   
   

· Dans un tube à essai introduire environ 10^-2 mol de soude en pastille et 2 cm³ d'éthanol.

· Agiter puis refroidir 5 min dans la glace.

· Sous la hotte ajouter : 1 mL de benzaldéhyde et 0,5 mL d'éthanal. Boucher le tube à essai puis agiter 10 minutes.

· On récupère le produit de synthèse dans un flacon (noté E) pour une analyse chromatographique.

Noms	Formules chimiques	Masse volumiques ( g/cm3)	Température de fusion °C	Température d'ébullition °C
Soude	NaOH	2,13	324	1390
Ethanol	C2H6O	0,8	-112	79
Benzaldéhyde	C7H6O	1,04	-26	179
Ethanal	C2H4O	0,78	-123	20

Masse molaire atomique (en g/mol) : M(C)=12 ; M(O)=16 ; M(H)=1 ; M(Na)=23

1. Quel est l'état physique de l'éthanal puis de la soude à 25 °C ? Justifier.
2. Pourquoi refroidit-on le tube à essai avant d'introduire l'éthanal ?
3. Exprimer littéralement puis calculer la masse de soude à peser.
4. Rappeler la définition de la masse volumique puis calculer la masse de 2 cm³ d'éthanol.
5. En déduire la quantité de matière (en mol) d'éthanol introduite. 

Chromatographie : on effectue sur une plaque de chromatographie cinq dépôts :

· Tache A : huile essentielle de cannelle · Tache B : anéthole (arôme naturel pur) · Tache C : cinnamaldéhyde (arôme naturel pur) · Tache D : benzaldéhyde (arôme naturel pur) · Tache E : produit de synthèse obtenu ci-dessus.

Après élution puis révélation sous U.V on obtient la plaque chromatographique ci-dessus.

1. L'huile essentielle de cannelle est-elle pure ? Justifier votre réponse.
2. Identifier le nom de l'arôme constituant l'huile essentielle de la cannelle. Justifier.
3. L'analyse chromatographique du produit de synthèse obtenu montre qu'il contient d'autres espèces chimiques que l'arôme. Peut-on les identifier : si oui, donner leurs noms, sinon, formuler une hypothèse. 

L'eucalyptus est un arbre originaire d'Australie. Ses feuilles contiennent une huile essentielle odorante dont le principal constituant est une molécule appelée l'eucalyptol. Ce principe actif est à l'origine des propriétés thérapeutiques de l'huile essentielle d'eucalyptus, souvent utilisée en inhalation pour lutter contre les problèmes respiratoires.

A- Extraction de l'huile essentielle d'eucalyptus.

On fait bouillir pendant une vingtaine de minutes des feuilles d'eucalyptus émiettées dans de l'eau. On obtient alors un mélange d'eau et d'huile essentielle d'eucalyptus. On veut ensuite " extraire par solvant " l'huile essentielle de ce mélange. Trois solvants sont à notre disposition : cyclohexane, toluène, éthanol. On donne quelques-unes de leurs caractéristiques ci-dessous :

Solvant	Toluène	Cyclohexane	Ethanol
Miscibilité avec l'eau	Non miscible	Non miscible	Miscible
Solubilité de l'eucalyptol	Peu soluble	Très soluble	Très soluble
Densité	0,87	0,78	0,81

1. Quel solvant extracteur choisiriez-vous ? Justifier en donnant deux critères.
2. On introduit dans une ampoule à décanter 5 mL du solvant extracteur choisi et le mélange [eau + huile essentielle], on agite puis on laisse décanter.Que signifie " laisser décanter " ?
3. Faire un schéma légendé de l'ampoule et de son contenu après décantation. Indiquer et justifier l'ordre et le contenu des phases.

B- Synthèse d'une substance odorante courante :

L'acétate d'isoamyle est une substance odorante présente dans beaucoup d'arômes naturels. Cette espèce chimique peut être synthétisée en laboratoire en suivant le protocole décrit ci-dessous :

On mélange tout d'abord dans un ballon V₁=5 mL d'alcool isoamylique (C₅H₁₂O) avec n₂=0,14 mole d'acide acétique pur (C₂H₄O₂). On ajoute ensuite un peu d'acide sulfurique H₂SO₄ concentré pour accélérer la transformation chimique. L'acide sulfurique n'est pas consommé au cours de la transformation, ce n'est donc pas un réactif.

Au cours du chauffage, il se forme de l'acétate d'isoamyle (C₇H₁₄O₂) et de l'eau (H₂O). Après 20 min de chauffage, on refroidit le ballon sous l'eau froide, puis on verse son contenu dans une ampoule à décanter contenant 50 mL d'eau salée. On agite et on laisse décanter. On observe alors deux phases. On recueille la phase organique.

Données :

· Masses molaires : M(H)=1g.mol^-1 ; M(C)=12g.mol^-1 ; M(O)=16g.mol^-1

· Masses volumiques : r₁(alcool isoamylique)= 0,81 g.mL^-1 ; r ₂(acide acétique)= 1,05 g.mL^-1.

1. Etude de la molécule d'acide acétique : l'acide acétique a pour formule brute C₂H₄O₂.
   - L'atome d'oxygène a pour symbole O ( Z=8 et A=16). Donner, en justifiant, le nombre de protons, d'électrons et de neutrons qui constituent cet atome.
   - Quelle est la structure électronique de l'atome d'oxygène ?
   - Combien de liaisons de covalence cet atome formera-t-il au sein d'une molécule ? (Justifiez votre réponse)
   - Cet atome portera-t-il alors des doublets non liants ? Si oui, combien ? (Justifiez votre réponse)
   Voici ci-dessous, une proposition pour la représentation de Lewis de la molécule d'acide acétique. Recopier la formule puis entourez les erreurs et proposez une correction.
2. Quantités de réactifs introduites :
   - Calculer la masse molaire moléculaire de l'acide acétique.
   - Calculer la masse d'acide acétique à introduire dans le ballon.
   - En déduire le volume d'acide acétique à introduire dans le ballon.
3. Protocole :
   - Dessiner un schéma légendé d'un montage à reflux.
   - Quels sont les réactifs de cette synthèse ?
   - Quels sont les produits de cette synthèse ?
   - L'équation chimique suivante traduit-elle la réaction chimique réalisée ? Si non, la corriger.
   C₂H₄O₂ + C₇H₁₄O₂ = C₅H₁₂O 

Etude comparative par chromatographie : 

On réalise une chromatographie sur couche mince en utilisant comme éluant un mélange de cyclohexane et d'acétate d'éthyle.

- dépôt A : huile essentielle d'eucalyptus extraite des feuilles. - dépôt B : produit de la synthèse. - dépôt C : acétate d'isoamyle de référence

1. Préciser la légende du schéma ci-contre en nommant chaque élément numéroté.
2. A-t-on bien synthétisé de l'acétate d'isoamyle ? Justifier.
3. Que pouvez-vous déduire du fait que le dépôt A donne plusieurs tâches après élution ?
4. Quelle(s) espèce(s) pouvez-vous identifier dans l'huile essentielle d'eucalyptus ? 

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corrigé

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Solvant approprié pour réaliser l'extraction : ce solvant ne doit pas être miscible à l'eau et l'eucalyptol doit être très soluble dans ce solvant. Le cyclohexane convient.

" laisser décanter " : laisser les deux liquides non miscibles se séparer : le plus dense ( l'eau dans ce cas) occupe la partie inférieure de l'ampoule à décanter ; le cyclohexane, le moins dense, contenant l'eucalyptol occupe la partie supérieure.

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atome d'oxygène : Z=8 protons positifs dans le noyau, Z=8 électrons et A-Z=8 neutrons dans le noyau.
Structure électronique de l'atome d'oxygène : 2 électrons au premier niveau et 6 électrons au niveau n=2 soit K²L⁶.
Cet atome forme deux liaisons covalentes simples au sein d'une molécule . En effet il manque deux électrons pour compléter à huit électrons la couche électronique externe ( règle de l'octet)
Cet atome porte alors deux doublets non liants. ( L'atome d'oxygène engagé dans une molécule compte huit électrons externes ; seuls 4 électrons sont utilisés par deux liaisons covalentes simples ; il en reste quatre soit deux doublets non liants)

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Masse molaire moléculaire de l'acide acétique C₂H₄O₂ : 2*12+4+2*16=60 g/mol.
Masse d'acide acétique à introduire dans le ballon : Qté de matière (mol) * masse molaire =0,14*60=8,4 g.
Volume d'acide acétique à introduire dans le ballon: masse (g) / masse volumique ( g/mL)= 8,4 / 1,05= 8 mL.

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Montage à reflux :
Les réactifs de cette synthèse : acide acétique + alcool isoamylique

Les produits de cette synthèse acétate d'isoamyle + eau
L'équation chimique suivante traduit la réaction chimique réalisée :
C₂H₄O₂ + C₅H₁₂O = C₇H₁₄O₂ + H₂O 

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(1) ligne des dépots ; (2) support fixe ; (3) front du solvant.

On a bien synthétisé de l'acétate d'isoamyle : B compte une tache situé au même niveau ( même rapport frontal) que l'acétate d'isoamyle C, produit de référence.

Le dépôt A donne plusieurs tâches après élution : l'huile essentielle d'eucalyptus est un mélange d'au moins trois espèces chimiques ; on peut identifier l'acétate d'isoamyle.

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