Quelle est la chimie de banc?
La chimie de banc est celle qui est effectuée de la manière la plus traditionnelle - le scientifique mélange et manipule les produits chimiques directement, sans utiliser aucun des dispositifs de haute technologie ou des approches théoriques pouvant être associés aux aspects les plus avancés de la technologie. la discipline. Essentiellement, il s’agit d’expériences et de démonstrations réalisables avec quelques produits chimiques; certains tubes à essai, flacons et béchers; et un bec Bunsen. L'image stéréotypée d'un scientifique dans une blouse blanche qui verse des produits chimiques d'un tube à essai à l'autre est un exemple parfait de la chimie sur banc. «Chimie humide» est parfois utilisé comme synonyme de cette activité. Cependant, il s'agit d'un terme de l'industrie avec une définition beaucoup plus flexible, qui peut également faire référence à l'utilisation d'équipements de haute technologie que l'on ne trouve généralement pas sur un établi de laboratoire.
Des techniques
Le terme «chimie de banc» couvre de nombreuses techniques scientifiques différentes utilisées dans un laboratoire. Une règle générale est que, s’il s’agit d’une méthode qui peut être facilement mise en pratique sur un établi sans ordinateur pour effectuer la plupart des calculs et des analyses, il s’agit d’une technique de chimie au banc. Les méthodes analytiques comprennent le titrage, l'analyse gravimétrique, les tests à la flamme et les tests à billes de borax. Des échantillons d’éléments ou de composés peuvent également être préparés sur l’établi. Expérimenter, ou simplement mélanger les choses pour voir ce qui se passe, est souvent une activité de banc d'essai, et de nombreuses découvertes importantes continuent de se faire de cette manière.
Méthodes analytiques
Une grande partie de la chimie concerne l'analyse: étudier un échantillon de matériau pour déterminer les éléments ou les composés qu'il contient. Bien que certains instruments, tels que les spectromètres, puissent être utilisés pour effectuer des analyses détaillées, il existe également une grande variété de tests simples sur banc qui peuvent être effectués simplement en mélangeant une ou deux substances ou en chauffant quelque chose dans une flamme Bunsen. Ces procédures peuvent être démodées, mais elles ne nécessitent pas de matériel coûteux, et peuvent en apprendre beaucoup aux étudiants sur la chimie. Dans le passé, ils ont conduit à des percées importantes, telles que la découverte de nouveaux éléments.
Le titrage - parfois appelé analyse volumétrique - est une méthode utilisée pour établir la concentration d'un composé dissous. Par exemple, si un chimiste veut savoir quelle quantité d'acide chlorhydrique est présent dans une solution dans l'eau, il peut ajouter une solution alcaline, telle que l'hydroxyde de sodium, de concentration connue jusqu'à ce que la solution résultante soit neutre. Il est alors possible de calculer la concentration en acide chlorhydrique à partir du volume de solution d'hydroxyde de sodium utilisé.
L'analyse gravimétrique s'appuie sur la masse plutôt que sur le volume et consiste à peser le composé ou l'élément d'intérêt, après l'avoir isolé de l'échantillon. Par exemple, pour déterminer la quantité d'un métal présent dans un minerai, un chimiste peut d'abord dissoudre le minerai dans un acide, puis ajouter une base qui réagit avec le métal pour former un composé non soluble. Cela sortira de la solution sous forme d'une poudre fine appelée précipité, qui pourra ensuite être filtrée et pesée. Il est alors possible, en connaissant les masses atomiques du métal et des autres éléments du composé précipité, de déterminer la quantité de métal présente dans le minerai.
Le test à la flamme est basé sur les couleurs produites lorsque certains métaux sont fortement chauffés dans une flamme Bunsen. Par exemple, le baryum donnera le vert, le strontium, le rouge et le césium, le bleu. L'essai est normalement effectué à l'aide d'un fil de platine muni d'une petite boucle à son extrémité, qui sert à prélever une petite quantité de l'échantillon et à l'introduire dans la flamme.
Le test aux billes de borax est un autre moyen de détecter les métaux. Toujours à l'aide d'une boucle en platine, une petite quantité de borax (tétraborate de sodium) est fondue dans une flamme Bunsen, puis utilisée pour prélever une infime quantité de l'échantillon. Ce mélange est ensuite fondu dans la flamme pour former une petite perle ronde. Les métaux présents dans l’échantillon produiront des perles de différentes couleurs. La couleur dépend également de la partie de la flamme dans laquelle la perle est chauffée, et la perle peut changer de couleur à mesure qu'elle refroidit. À partir des couleurs produites, il est souvent possible d'identifier quel métal est présent.
Préparation d'échantillons de produits chimiques
Les méthodes sur banc peuvent également être utilisées pour préparer ou purifier des échantillons de produits chimiques particuliers. La distillation est une technique courante. Vous pouvez séparer un mélange de liquides ayant différents points d’ébullition (eau et éthanol, par exemple) en le plaçant dans un ballon relié à un condenseur ou dans une cornue et en le chauffant à une température supérieure au point d’ébullition mais inférieur à un. le point d'ébullition de l'autre. Le liquide avec le point d'ébullition inférieur est vaporisé et peut être condensé et recueilli.
La précipitation est une autre méthode qui peut être utilisée pour préparer un produit chimique insoluble dans l’eau. Un échantillon pur de carbonate de calcium (CaCO 3 ), par exemple, peut être préparé en mélangeant une solution d’un composé de calcium soluble - tel que le chlorure de calcium (CaCl 2 ) - avec une solution d’un carbonate soluble - tel que le carbonate de sodium (Na 2 CO 3 ), dans un bécher. Le carbonate de calcium forme un précipité au fond du bêcher. L'autre produit de la réaction, le chlorure de sodium (NaCl), qui est soluble, pourrait être obtenu par évaporation du liquide restant. Cette méthode peut être utilisée pour préparer de nombreux composés différents.
Le banc
La chimie de banc tire son nom de l'atelier de laboratoire traditionnel. On les trouve dans les laboratoires industriels et universitaires, et presque tous ceux qui apprennent les sciences naturelles travailleront à l'un de ces bancs à un moment donné. Ils résistent généralement aux taches, à la chaleur et à la corrosion, de sorte que les déversements de produits chimiques et les expériences bâclées ne causent pas de dommages importants, et peuvent être équipés de sorties de gaz auxquelles un brûleur Bunsen peut être raccordé. Certains établis sont également entourés de systèmes de ventilation connus sous le nom de hottes aspirantes afin de protéger les utilisateurs des gaz toxiques pouvant être libérés lors de certaines réactions chimiques.