Extraire une huile essentielle : de l'écorce d'orange à la CCM

Cet exercice de spécialité du bac S La Réunion 2008, noté sur 4 points (environ 52 minutes conseillées), reprend une manipulation classique de chimie organique : obtenir l'huile essentielle contenue dans l'écorce d'orange, puis en identifier les constituants. Deux molécules servent de fil conducteur, le limonène et le citral. Les trois parties sont indépendantes : on peut aborder la chromatographie même si l'on a bloqué sur le protocole. L'exercice récompense surtout la précision du vocabulaire et la justification par les données du tableau de solubilités et de densités.

Partie 1 : formules et groupes caractéristiques

Question 1.1 : le test à l'eau de brome

L'eau de brome se décolore au contact d'une double liaison carbone-carbone. Le limonène en possède deux : l'une dans le cycle, l'autre dans le groupe porté par le cycle. La consigne parle de « la ou les parties » : il faut entourer les deux. N'en entourer qu'une seule est l'erreur la plus fréquente.

Question 1.2 : la liqueur de Fehling

Le test positif signale un aldéhyde. Répondre seulement « groupe carbonyle » ne suffit pas, car une cétone possède aussi ce groupe sans réagir avec la liqueur de Fehling. Il faut préciser que le groupe C=O est en bout de chaîne : le citral est un aldéhyde.

Partie 2 : le protocole expérimental

Questions 2.1 et 2.2 : choisir le montage

L'annexe propose trois montages. Le premier, avec une colonne et un thermomètre en tête, est une distillation fractionnée ; le deuxième, avec un réfrigérant vertical à boules, un chauffage à reflux ; le troisième, avec un réfrigérant droit incliné et un distillat recueilli, une hydrodistillation. C'est ce dernier qui convient à l'étape 1 : la vapeur d'eau entraîne les espèces odorantes du zeste. Dans le réfrigérant, l'eau froide entre par le bas et sort par le haut, pour que le manchon reste entièrement rempli.

Question 2.3 : le relargage

Ajouter une solution saturée de chlorure de sodium s'appelle un relargage. Le tableau indique que le limonène et le citral sont très peu solubles dans l'eau, mais insolubles dans l'eau salée : le sel fait donc sortir de la phase aqueuse la petite part d'huile qui y restait dissoute. « Très peu soluble » ne veut pas dire « insoluble », c'est tout l'intérêt de cette étape.

Questions 2.4 et 2.5 : décanter et sécher

Ce sont les densités qui fixent la position des phases. Le dichlorométhane (densité 1,30) est plus dense que l'eau salée (densité 1,1) : la phase organique est en dessous, et c'est elle qui contient l'huile essentielle, soluble en toutes proportions dans ce solvant. Placer d'office la phase organique au-dessus coûte des points. Le sulfate de magnésium anhydre, enfin, est un desséchant : il capte les traces d'eau restées dans la phase organique, et on l'élimine par filtration.

Partie 3 : identification par chromatographie

Questions 3.1 et 3.2 : lire et décrire la plaque

Le trait B, en bas, est la ligne de dépôt ; le trait A, en haut, est le front de l'éluant. Le protocole se décrit dans l'ordre : ligne tracée au crayon, dépôts fins, cuve contenant l'éluant sous le niveau de la ligne de dépôt, élution, repérage du front, séchage puis révélation, car les taches sont incolores. Deux pièges classiques : tracer la ligne à l'encre, dont les colorants migreraient, et laisser les dépôts tremper dans l'éluant.

Question 3.3 : interpréter le chromatogramme

Les dépôts de référence L et C donnent chacun une seule tache : ce sont des espèces pures. Le dépôt H en donne cinq. Deux de ses taches sont à la même hauteur que celles du limonène et du citral : l'huile extraite contient donc ces deux espèces, et trois autres qui ne sont pas identifiées ici.

Conseils pour réussir

Chaque réponse doit s'appuyer sur une donnée de l'énoncé : solubilité pour le relargage, densité pour l'ampoule, hauteur de migration pour la chromatographie. Apprenez les noms exacts des montages et des étapes, et justifiez toujours en une phrase plutôt que par un mot isolé.