I] Extraction de la caféine

1.1) le réfrigérant permet la condensation des vapeurs d’eau issues du milieu réactionnel, qui retombent dans le ballon sous forme de gouttelettes. Ce qui empêche la perte de matière.

Montage du chauffage à reflux :

1.2)  D’après l’énoncé, la caféine est très peu soluble dans l’eau à 25°C en revanche la solubilité de la caféine est très importante dans l’eau à 65°C c’est pourquoi le fait de chauffer le mélange  permet à la caféine présente dans les feuilles de thé de passer plus facilement dans le mélange. Le chauffage permet donc une bonne extraction de la caféine.

1.3) La phase organique est recueillie grâce à une ampoule à décanter :

La phase aqueuse a une densité de 1, tandis que la phase organique possède une densité de l’ordre de 1,30 car elle est constituée du dichlorométhane dont la densité est 1,30. Les deux phases étant non miscibles la phase possédant la densité la plus grande se situe dessous (voir le schéma).

La phase aqueuse est refroidie donc la caféine redevient très peu soluble dans l’eau à 25°C. Cependant, la caféine est très soluble dans le dichlorométhane donc la majeure partie de la caféine se trouve dans la phase organique (dichlorométhane).

1.4) La technique mis en œuvre dans l’étape 2 est la décantation (ou extraction liquide-liquide) qui permet de séparer deux liquide non miscibles.

1.5) Le sulfate de magnésium anhydre permet de déshydrater la phase organique en éliminant les traces d’eau encore présentes dans la phase organique.

1.6) On peut purifier la caféine extraite par recristallisation.
La technique consiste à  dissoudre dans un premier temps le solide impur dans un solvant (adapté où les impuretés sont solubles) à chaud ce qui permet de libérer les impuretés. Puis on laisse lentement refroidir. On peut éventuellement favoriser la recristallisation par un bain d’eau glacée. Une fois le solide recristallisé les impuretés restent en solution, il suffit donc de filtrer la solution sur filtre Büchner par exemple pour récupérer le solide pur.

II] Préparation de solutions de caféine de différentes concentrations.

On réalise une dilution :
Il y a conservation de matière entre la solution mère et la solution fille donc :

Pour préparer une solution fille de concentration  :

donc on réalise une dilution de facteur 2.

Protocole expérimental pour préparer une solution fille de 10 mL et de concentration

On verse dans un bécher de 100 mL environ 20 mL de la solution mère, puis à l’aide d’une pipette jaugée de 5 mL surmontée d’une propipette on prélève de la solution mère dans le bécher que l’on verse dans une fiole jaugée de 10 mL. Puis on complète la solution jusqu’au trait de jauge avec de l’eau distillée tout en homogénéisant la solution (en agitant la fiole).

III] Mesure d’absorbance.

3.1) Les longueurs d’onde sont comprise entre 220 nm et 320 nm donc elles appartiennent au domaine de l’ultraviolet car .

3.2) D’après la droite d’étalonnage , plus l’absorbance d’une solution est grande plus la concentration en caféine de la solution est importante on en déduit donc que la boisson la plus excitante pour le consommateur est la boisson 2 car

3.3) D’après la figure 1, l’absorbance correspondant à une longueur d’onde est . On reporte cette valeur sur la droite d’étalonnage (figure 2) et on lit :

27/02/2007