I. — Épuisement et extraction

Lorsqu'une réaction est achevée, le produit dont on cfTectue la préparation se trouve mélangé aux matières premières non entrées en réaction et aux produits des réactions secondaires, toujours importantes en Chimie organique. On doit commencer, pour l'isoler, par le faire entrer en dissolution dans un solvant approprié. C'est là lehuiâeV épuisement ou extraction. On achèvera ensuite la purification par la cristallisation ou par la distillation.

Soudes. — L'épuisement peut être fait àchaiid ou à froid, selon que la substance est plus ou moins soluble dans le dissolvant choisi.

Pour épuiser à froid, on pulvérisera la matière, desséchée au préalable, et on l'introduira dans un flacon bouché à Témeri. On y ajoutera une certaine quantité de dissolvant, on agitera énergiquement, on laissera reposer pendant quelque temps, et l'on décantera la solution claire, qu'on filtrera si cela est nécessaire. Cette solution sera distillée au moyen de l'appareil continu décrit plus loin; si la matière dissoute est altérable à l'air, on évaporera dans le vide ou dans une atmosphère d'acide carbonique, d'azote, etc. Une nouvelle portion du dissolvant sera introduite dans le digesteur, et l'opération précédente répétée jusqu'à ce que quelques gouttes de l'extrait clair ne laissent plus de dépôt lorsqu'on les évaporera sur un verre de montre.

Pour les épuisements à chaud, on trouve dans le commerce un grand nombre d'appareils. Nous en décrirons ici deux, celui de M. Soxhlet et celui de M. Etaix.

Appareil de Soxhlet, — Il se compose d*un large tube cylindrique auquel est soudé un tube d'un diamètre plus faible qui pénètre dans le bouchon d'un ballon. A la partie supérieure s'adapte un réfrigérant à reflux. Le tube large est fermé par une cloison de verre soudée à sa jonction avec le tube étroit. On place dans le tube la matière à épuiser, fmement pulvérisée et enfermée dans un petit sac en toile grossière. Les vapeurs du dissolvant sont conduites par un tube latéral assez large au sommet de l'appareil ; elles se condensent dans le réfrigérant, et retombent sur la matière; le liquide saturé est continuellement évacué par un petit siphon qui le prend à la partie inférieure et le ramène dans le ballon.

Appareil Etaix. — La partie essentielle de ce dernier est constituée par une sorte d'allonge sphérique surmontée d'un réfrigérant, et dont le col traverse le bouchon d'un ballon à fond rond. Dans l'intérieur de cette allonge se trouve un siphon entouré d'une enveloppe cylindrique. Cette enveloppe est percée d'un orifice par lequel sortent les vapeurs du dissolvant. Pour monter l'appareil, on commence par entourer l'enveloppe de coton de verre ou d'étoupe modérément serrée, de façon que le liquide ne puisse pénétrer dans le siphon qu'après avoir été filtré. On dispose autour de ce tampon un peu de ponce grossière, et par-dessus la ponce la substance, qui autant que possible ne doit pas être pulvérulente. L'allonge étant remplie à moitié, on adapte le réfrigérant et le ballon, après avoir introduit dans ce dernier une quantité de dissolvant équivalant au volume total de l'allonge. Lorsqu'on porte le liquide à l'ébullition, les vapeurs se condensent et retombent dans l'allonge, qu'elles remplissent peu à peu, jusqu'à ce qu'elles dépassent le coude du siphon. Celui-ci s'amorce alors, et la solution redescend brusquement dans le ballon. L'épuisement peut être effectué ainsi très rapidement et avec peu de liquide, d'autant plus que le liquide qui séjourne dans l'allonge est chauffé par les vapeurs qui passent dans l'enveloppe.

Si la matière à épuiser est pulvérulente, on fera bien de la mélanger avec de la ponce; sans cela, l'amorçage du siphon aurait de la peine à s'effectuer.

Lorsque l'épuisement est terminé, on chasse le dissolvant par une simple distillation.

Il se présente des cas où la substance à épuiser est tellement pulvérulente, qu'elle est absolument imperméable au dissolvant.

On emploiera alors une grosse allonge à large col, dans laquelle on introduira un filtre à plis. Ce filtre recevra une certaine quantité de la matière à épuiser. La partie inférieure de rallonge plongera dans le dissolvant de telle façon qu'elle affleure sa surface lorsque la pression interne de la vapeur aura fait monter ce dernier dans rallonge de façon à baigner complètement le filtre. On chauffera de manière à maintenir la température du liquide aussi près que possible de son point d*ébuIlition. Si rallonge est assez large, il s'établira un double courant, le liquide saturé descendant, et le liquide moins saturé montant. Pour terminer Fépuisement, on sortira rallonge du liquide en la faisant glisser dans le bouchon; on portera ensuite à Fébullition, de façon à laver le filtre et Tallonge avec le dissolvant pur provenant de la condensation.

Ce procédé ne peut s'appliquer qu'à de faibles quantités de substance à la fois.

Liquides. — S'il s'agit de séparer un liquide ou un solide en émulsion ou en suspension dans un autre liquide qui ne les dissout pas, on pourra opérer comme dans le premier cas, c'est-à-dire épuiser le tout au moyen d'un dissolvant qui ne dissolve que les premiers et qui soit très peu soluble ou insoluble dans l'autre liquide.

Par exemple, on a éthérifié un acide en présence d'un excès d'alcool, et l'on a précipité par un excès d'eau. L'éther s'est séparé à la surface ou au fond de la couche aqueuse. Comme on ne saurait recueillir la totalité du liquide par une simple décantation, on introduit le tout avec une certaine quantité d'éther dans un entonnoir à décantation (fig. 5), on agite énergiquement, on laisse reposer, et on ouvre le robinet pour permettre à la couche aqueuse, plus lourde, de s'écouler. Ce liquide aqueux sera traité une fois ou deux de la môme façon, puis on réunira les extraits éthérés, on les lavera, s*il y lieu, avec un alcali ou un acide dilué, ensuite avec de reau,on les séchera sur du chlorure de calcium fondu ou sur du carbonate de potassium, et enfin on chassera l'éther par distillation.

Si Ton a affaire à une substance relativement soluble dans l'eau, les épuisements doivent être répétés tellement de fois qu'il vaut mieux avoir recours à Vappareil à extraction continup.

Cet appareil (fig. 6) se compose de deux parties : 1« l'appareil

à extraction et 2« Tappareil distillatoire. Le premier est constitué par un flacon de 2 litres monté comme une pissette. On y introduit la solution à épuiser après Tavoir concentrée autant que possible, puis le dissolvant, et Ton agite énergiquement en fermant le flacon par un bouchon ordinaire. Lorsque les deux liquides se sont séparés, on remplace ce bouchon par le dispositif que montre la figure, et on fait glisser dans le bouchon le tube plongeant, jusqu'à la position voulue pour que la solution puisse être complètement évacuée. On souffle doucement, et l'on recueille la solution dans une fiole, d'où on la transvasera dans Tentonnoir à robinet de l'appareil distillatoire. Celui-ci se compose d'un ballon de 500 cmc. dont le bouchon donne passage à un entonnoir à brome et à un tube coude relié à un réfrigérant. Le réfrigérant doit être excellent; le bain dans le<|uel est chaufTé le ballon est maintenu à 20<> au-dessus du point d'ébullilion du dissolvant; enfin le robinet de l'entonnoir sera ouvert de tefle sorte que le liquide qui tombe dans le ballon ne soit jamais en excès, mais se vaporise immédiatement. On évite ainsi tout danger d'explosion dû à la surchaulTe d'une grande quantité de dissolvant.

Cet appareil permet, comme on le voit, d'épuiser complètement une assez grande quantité de liquide avec peu de dissolvant. Il est très pratique pour les extractions au chloroforme, à l'éther, au sulfure de carbone, au benzène, etc.

Remarques générales. — Le choix d'un dissolvant est facile à faire pour un épuisement, avec un peu d'expérience. On prendra autant que possible un liquide bouillant à basse température, peu coûteux, et aussi insoluble que possible dans les liquides avec lesquels il pourra se trouver mêlé. L'éther répond assez bien à ces desiderata; toutefois t7 se sépare très mal des solutions alcalines, et devra alors être remplacé par le benzène. De

Fig. 5. — Entonnoir à décantation.

plus, comme il est assez soluble dans Teau, on fera bien, une fois Tcpuisement achevé, de soumettre les eaux mères à la distillation au bain-marie, afin d'en récupérer le plus possible. On effectuera cette opération par petites portions et dans un grand ballon, car le liquide mousse en général beaucoup.

D'une façon générale, on facilitera beaucoup l'épuisement d'une solution aqueuse en la saturant d'un sel minéral, car les solutions salines dissolvent beaucoup moins de matières organiques que l'eau pure ou acidulée. Si la liqueur ne ren-

jiy J

iksid

Fig. 6. — App&reil à extraction continue.

ferme que peu ou pas d'acide chlorhydrique, on se servira de sulfate d'ammonium. Sinon, on prendra du chlorure de calcium, ou du chlorure de potassium ou de sodium.

Il arrive souvent qu'en agitant une solution aqueuse avec un dissolvant organique, on précipite des matières résineuses qui restent en susf>ension dans la couche supérieure, et qui empêchent celle-ci de se séparer. Or il n'est pas toujours possible de filtrer le mélange sans perdre de la substance.

On peut dans ce cas essorer le mélange sur une plaque filtrante, de Bûchner en ayant soin de laver le résidu de matières résineuses resté sur la plaque filtrante avec une petite quantité du dissolvant organique employé pour l'épui-

scmenl. On arrive, par ce procédé, à effectuer rapidement les séparations les plus difficiles.

n. — Piltratioii.

La fîltration consiste, comme on sait, à eflectuer la séparation de matières liquides et solides, en retenant celles-ci ao moyen d'une substance appropriée : papier, tissu de coton oa de laine, porcelaine dégourdie.

Les filtres en papier se confectionnent à plis ou sans plis. Quelques précautions doivent être observées dans l'emploi du filtre à plis : la pointe du filtre doit être enfoncée autant qu'il est possible dans la douille de Tentonnoir qui doit la supporter. Si Ton néglige cette précaution, une large surface de papier mouillé se trouve soutenir seule la charge du liquide et le filtre se déchire. Le meilleur mode de procéder consiste à introduire le filtre sans le déplier : la pointe pénètre alors bien à fond dans la douille. On le laisse ensuite s'ouvrir de lui-même, sous le poids du liquide que l'on y verse.

Lorsqu'on doit filtrer rapidement des quantités importantes de matière, on se sert d'un tissu de coton (calicot) ou de laine, que Ton tend sur un châssis rectangulaire, garni de clous sur sa face supérieure. On dispose le tissu de manière à ménager une poche assez profonde pour contenir le précipité.

Dans le cas de matières acides ou alcalines attaquant le papier ou la fibre végétale, on se servira comme matière filtrante d amiante ou de coton de verre, que l'on tassera en couche mince dans le fond de Tentonnoir.

Sous le nom de papier renforcé, M. E.-E.-H, Francis a décrit un papier à filtrer obtenu en mouillant du papier ordinaire avec de l'acide nitrique d'une densité de 1,42. Après quelques instants on lave à l'eau : le papier a acquis par ce traitement une résistance comparable à celle du papier parchemin, sans que ses propriétés filtrantes soient notablement diminuées. Il a perdu envirou un dixième de son diamètre, son poids a diminué, ainsi que les cendres. Il n'y a pas dans ce traitement formation de pyroxyle.

Ce papier renforcé possède une résistance à la traction décuple de celle du papier ordinaire : il peut être lavé et brossé dans l'eau comme du linge. Il convient donc parfaitement pour les filtralions où le précipité doit être détaché humide du filtre. H se prête également bien aux filtralions à la trompe, évitant alors l'emploi du cône de platine. Enfin ces filtres se nettoient aisément et peuvent servir plusieurs fois.

FiLTRATioN SOUS PRESSION RÉDUITE. — On accélèrc la fillration en réduisant la pression au-dessous du diaphragme filtrant au moyen de la trompe.

Le dispositif le plus usité consiste en un entonnoir dont la douille pénétre dans un bouchon de caoutchouc qui ferme une fiole conique en verre épais (fig. 7).

Celle fiole porte à la partie supérieure une tubulure latérale à laquelle vient s'adapter le caoutchouc qui la relie à la trompe.

L'entonnoir est garni, soit d'un filtre en papier, dont la pointe est soutenue par un petit cône de platine, soit d'un filtre en papier renforcé décrit plus haut, soit d'un disque en porcelaine percé de petits trous (plaque de Witt).

Si Ton se sert de celte plaque, on la recouvre avec deux rondelles de papier à filtre ordinaire, dont la première a exactement le môme diamètre qu'elle, l'autre ayant un diamètre un peu supérieur(de 2 à 3 millimètres). ,

La trompe étant mise en action, on humecte les rondelles avec le

liquide qu'il s'agit de filtrer, on applique sur le disque la première, puis la seconde, en les pressant avec les doigts de façon à boucher les interstices existant entre le bord du disque et la paroi de l'entonnoir. On obtient ainsi une fermeture qui permet à la dépression de s'établir. On verse alors la matière à filtrer. La filtration est très rapide, sauf dans le cas de précipités gélatineux qui bouchent les trous du papier. La filtration devient alors impossible.

Une autre disposition consiste à employer une cloche à douille posée sur une plaque de verre rodée. La communication avec

Fig. 7. — Filtration sous pression réduite.

la trompe est établie par une tubulure latérale. La douille porte un bouchon dans lequel s'engage Tentonnoir. Le liquide filtré est recueilli dans un vase disposé convenablement au-dessous de l'entonnoir.

Le dispositif de Tentonnoir et de la plaque de Witt est avantageusement remplacé par la plaque filtrante de BQchoer.

Fig. 8. — Plaquo filtrante do Badiner.

Celle-ci se compose ffig. 8) d'un entonnoir de porcelaine dont le corps, de forme cylindrique, est fermé par une plaque percée de trous. Quelquefois cette plaque est mobile, le plus souvent elle est soud<.^e au corps de l'entonnoir. On y dispose une rondelle de papier filtre ou de calicot fin, taillée de façon à en recouvrir complètement la surface.

La surface filtrante d'une plaque de BDchner est beaucoup plus grande à volume égal que celle d'un entonnoir conique avec plaque de Witt, ce qui permet à la fois une filtration plus rapide et un essorage plus parfait des précipités ou des cristaux.

Un léger inconvénient de ces plaques réside dans la difficulté de leur nettoyage. On arrive très bien au but en les immergeant

complètement pendant un jour ou deux dans l'acide sulfurique eoncentré, puis en les lavant à grande eau.

FiLTRATioN sous PRESSION. — LoFsqu'on a besoin de filtrer de grands volumes de liquides, on emploie des appareils qui

sont des réductions des filtres-presses qu'utilise l'iudustrie. La substance filtrante n'est plus alors le papier, mais elle est constituée par des tissus plus résistants, tels que la toile, le molleton, la laine. La figure 10 représente un appareil fort pratique dont on comprend aisément le fonctionnement.

FiLTRATiON CHAUDE. — Si Toii doit filtrer des solutions satu- Pces à chaud, il est indispensable d'empêcher que lacrislalisalion s efTectue au contact du filtre et des parois froides de Tentonnoir. Comme la cristallisation se produit surtout dans la douille de Tentonnoir, on la prévient en coupant cette douille. Si cet artifice n'est pas suffisant, on emploiera les entonnoirs à fiUration chaude. On en trouve dans le commerce de différents modèles.

En principe, ils se composent d'une enveloppe en cuivre qui épouse la forme de l'entonnoir (fig. 10), On y

Fig. 10. - Entonnoir à filtra- P^^^^ ^^ *'^^" ^" ^^ *'^"»*^' ^"^ ^?^

tion chaude. chauffe soit au moyen d'une petite

grille annulaire, soit par l'intermédiaire d'un prolongement tubulaire soudé à la base de l'enveloppe.

Dans les laboratoires où l'on dispose de vapeur d'eau, on enroule simplement autour de l'entonnoir un tube de cuivre ou de plomb dans lequel on fait circuler un courant de vapeur.

Pour séparer des cristaux fusibles à basse température, on a au contraire besoin de refroidir l'entonnoir. On peut se servir d'un appareil identique dans lequel on place de l'eau glacée ou du chlorure de méthyle. Suivant les besoins, il est très facile de réaliser la disposition la plus pratique.

Quand il s'agit de débarasser une matière cristallisée du liquide qui l'imprègne, on emploie avec avantage des essoreuses, modèles réduits des grands appareils qu'utilise l'industrie.

m, — Essorage.

On désigne sous le nom d'essorage l'opération qui consiste à exprimer d'un précipité solide, cristallisé ou non, l'excès de liquide qui l'imprègne.

On la réalise par l'emploi du vide, de la pression ou de la centrifugation.

Dans le premier cas on dispose la substance à essorer soit sur une plaque de Witt soit, beaucoup mieux, sur une plaque

filtrante de Bûchner préalablement munie d'une rondelle de papier ou de calicot qu'on aura fait adhérer parfaitement en lliumectant du même liquide que celui qu'on veut éliminer. La plaque filtrante étant fixée sur une fiole à filtration rapide, comme l'indique la figure 8, on fait fonctionner la trompe et on continue son action jusqu'à ce que le liquide ne s'écoule plus.

Si Ton désire, à ce moment, laver le précipité ou les cristaux, on aura soin d'interrompre l'action de la trompe; puis avec unepelite spatule de verre ou de platine on divisera la masse, on y ajoutera une petite quantité du liquide de lavage choisi en remuant avec la spatule de façon que la totalité du précipité soit bien imprégnée de ce liquide.

On essore alors à nouveau et l'on a soin finalement de tasser et de comprimer la substance dans l'entonnoir, soit au moyen d'une spatule, soit au moyen d'un bouchon de liège bien propre, de façon à pousser l'essorage aussi loin que possible.

L'emploi de la pression est avantageux dans certains cas oà la nature du précipité ne se prête pas à son essorage à la trompe. 11 permet aussi de pousser encore plus loin la dessiccation d'une substance déjà essorée sur le Bûchner.

La substance est enveloppée dans plusieurs doubles de papier ou de calicot, de façon à en faire un paquet plat que Ton porte sur le plateau de la presse. On a soin que ce paquet soit un peu plus petit que le plateau. On donne alors la pression, d'abord très lentement, puis on augmente peu à peu et enfm on maintient la pression maxima pendant quelques minutes. La substance a pris le plus souvent Taspect d'un gâteau aggloméré. On la divise soigneusement avec une spatule puis on l'enveloppe dans du papier propre et on la soumet de nouveau à l'action de la presse. On recommence ainsi autant de fois qu'il est nécessaire pour que le papier ne soit plus humecté par le liquide d'expression.

La cenirifugation n'est employée avec avantage que si l'on a une quantité un peu considérable de matière à essorer. Elle s'effectue dans les turbines essoreuses semblables, en petit, à celles qui sont usitées dans l'industrie. Ces essoreuses se composent, en principe, d'un cylindre (en métal, en métal émaillé ou en porcelaine) dont la paroi latérale est percée d'un grand nombre de trous très fins. On y dispose la matière à essorer. Ce- cylindre peut être animé d'un mouvement de rotation extrêmement rapide et la force centrifuge rejette contre la paroi toute la substance; le liquide seul s'échappe par les trous et peut être recueilli dans une enveloppe extérieure. On peut si

besoin est, appliquer contre la paroi cylindnque,et à Tinténear, une bande de papier filtre ou de calicot qui, laissant filtrer le liquide, s'opposera à toute perte de substance solide.