Hydrodistillation

Summary

Dans cette vidéo, nous explorons l'extraction des huiles essentielles par hydrodistillation, une technique ancienne et efficace pour extraire des substances actives telles que le methyl salicylate des feuilles de Gaultherie. Le methyl salicylate, utilisé dans les parfums, les aliments et les onguents anti-douleur, est extrait à partir des feuilles de Gaultherie grâce à cette méthode. L'hydrodistillation est une distillation à basse température qui permet d'éviter la dégradation des composés organiques. Les étapes du processus, des conseils pratiques aux précautions de sécurité, sont détaillées avec l'aide d'apprentis chimistes. L'analyse des résultats montre que bien que le methyl salicylate ait été correctement extrait, des impuretés telles que l'acide salicylique sont présentes, ce qui suggère l'utilisation d'une méthode de steam fitting pour une extraction plus douce. La vidéo conclut par une démonstration de la purification du produit par chromatographie en colonne. L'auteur encourage les étudiants à approfondir leur compréhension de l'équilibre liquide/vapeur binaires pour maîtriser cette technique.

Takeaways

• 🌿 **Extraction des huiles essentielles**: L'hydrodistillation est une méthode ancienne pour extraire des huiles essentielles des substances naturelles telles que les épices ou les fleurs.
• 🍃 **Méthode de distillation**: L'hydrodistillation est distincte de la distillation classique et implique la distillation d'une mixture contenant de l'eau et des composés organiques immiscibles ou très immiscibles avec l'eau.
• 🌡️ **Température de distillation**: Cette technique permet d'extraire des composés organiques à une température inférieure à leur point d'ébullition et à celui de l'eau.
• 🔍 **Composition de la vapeur**: Dans l'hydrodistillation, la vapeur émise a la même composition que l'hétéroazeotrope, quelle que soit la composition de la mixture initiale.
• ⚗️ **Absence de colonne**: Lors de l'hydrodistillation, on n'utilise pas de colonne comme dans la distillation classique.
• 🧪 **Implémentation expérimentale**: L'expérimentation nécessite de sécuriser la ballon contenant la mixture, d'adapter le chef de distillation et un bulbe refroidissant, et de placer un récipient pour recueillir le distillat.
• ⚠️ **Précautions**: Il est important de ne pas remplir la ballon au-delà de la moitié et d'utiliser un second col pour assurer un bulbe isobare et un excès d'eau.
• 📊 **Mesure de température**: Un thermomètre est utilisé pour mesurer la température au sommet du chef de distillation, indiquant la fin de l'hydrodistillation lorsque la température atteint 100°C.
• 🔬 **Variantes techniques**: Il existe deux variantes pour l'hydrodistillation, 'in situ' où l'eau et les feuilles de guaïac sont placées dans la même ballon, et 'ex situ' qui utilise un générateur externe de vapeur d'eau.
• 🧴 **Utilisation industrielle**: La technique de steam fitting est privilégiée par les fabricants car elle évite les risques de surchauffe et de réaction d'hydrolysis.
• 🧹 **Purification du produit**: Après l'extraction, le produit peut nécessiter une purification supplémentaire, comme la chromatographie en colonne.
• 📚 **Étude approfondie**: Une compréhension profonde de l'hydrodistillation nécessite l'étude de l'équilibre liquide/vapeur binaires.

Q & A

Quelle est la méthode d'extraction des huiles essentielles des substances naturelles telles que les épices ou les fleurs?

La méthode d'extraction des huiles essentielles des substances naturelles est la hydrodistillation.

De quoi est le methyl salicylate l'ingrédient actif dans les feuilles de guimauve de hiver?

Le methyl salicylate agit comme un système de défense des feuilles de guimauve de hiver contre les insectes herbivores.

Comment le methyl salicylate est-il utilisé dans les balms ou les onguents anti-douleur pour les athlètes?

Le methyl salicylate est utilisé dans les balms et les onguents anti-douleur pour soulager les douleurs musculaires et articulaires grâce à ses propriétés analgésiques.

Quelle est la différence entre l'hydrodistillation et la distillation classique?

L'hydrodistillation est la distillation d'une mixture contenant de l'eau et des composés organiques immiscibles ou très immiscibles avec l'eau, tandis que la distillation classique ne fait pas appel à l'eau et suit un processus différent.

Pourquoi la colonne de distillation n'est-elle pas utilisée lors de l'hydrodistillation?

La colonne de distillation n'est pas utilisée car l'hydrodistillation implique une mixture d'liquides immiscibles qui, quelle que soit la composition initiale, émet un vapeur ayant la même composition, appelée hetéroazeotrope.

Quels sont les éléments clés à vérifier lors de la mise en place d'un équipement d'hydrodistillation?

Il faut s'assurer que le ballon ne soit pas rempli au-delà de la moitié de son volume, utiliser un deuxième col pour un bulbe isobare et rester en excès d'eau, adapter le thermomètre au dessus de la colonne et surveiller la température pour détecter la fin de l'hydrodistillation.

Comment la température est-elle utilisée pour déterminer la fin de l'hydrodistillation?

Lorsque la température atteint 100 °C, cela signifie que seul de l'eau pur passe à travers la tête de la colonne, indiquant ainsi la fin de l'hydrodistillation.

Quels sont les deux variantes de l'assemblage expérimental pour l'hydrodistillation?

Les deux variantes sont l'hydrodistillation 'in situ' où les feuilles et l'eau sont placées dans le même ballon, et l'hydrodistillation 'ex situ' où la vapeur d'eau est apportée grâce à un générateur externe.

Quels sont les avantages de l'utilisation de la technique de steam fitting dans l'hydrodistillation?

La technique de steam fitting évite les risques de surchauffe et de réaction d'hydrolysis, et est aussi la méthode la plus utilisée par les fabricants.

Quels types d'analyses ont été effectuées par Adrien et Mathieu pour vérifier la pureté de leur échantillon de methyl salicylate?

Adrien et Mathieu ont effectué des tests de mesure des indices de réfraction, de chromatographie en couche mince et de résonance magnétique nucléaire pour vérifier la pureté de leur échantillon.

Comment les impuretés telles que l'acide salicylique peuvent-elles être présentes dans l'échantillon de methyl salicylate extrait?

Les impuretés telles que l'acide salicylique peuvent provenir de l'hydrolysis de la fonction ester du methyl salicylate.

Quelle méthode ont choisi Adrien et Mathieu pour purifier leur échantillon de methyl salicylate?

Adrien et Mathieu ont décidé de purifier leur échantillon par chromatographie en colonne.

Quelle est la conclusion finale sur la technique d'hydrodistillation?

La hydrodistillation s'est avérée être une technique d'extraction efficace pour extraire un composé organique immiscible avec l'eau, piégé dans une substance naturelle, comme le methyl salicylate.

Outlines

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🌿 Introduction à l'hydrodistillation et à l'extrait de feuilles de sapinette

Le premier paragraphe introduit l'hydrodistillation comme une méthode ancienne d'extraction des huiles essentielles à partir de substances naturelles telles que les épices ou les fleurs. Cette technique permet d'obtenir des ingrédients actifs comme le methyl salicylate des feuilles de sapinette, utilisé dans la préparation de parfums, de médicaments et de baumes anti-douleur pour les sportifs. Le script met en garde contre les risques d'utilisation abusive de ce composé chimique puissant. Il explique également les différences entre l'hydrodistillation et la distillation classique, soulignant que l'hydrodistillation implique la distillation d'une mixture contenant de l'eau et des composés organiques immiscibles avec l'eau, tels que le methyl salicylate. Le paragraphe décrit également le processus de distillation sans colonne, qui est une conséquence pratique de la composition de la vapeur émise. Enfin, le paragraphe donne un aperçu des étapes de la mise en œuvre expérimentale de l'hydrodistillation, y compris les précautions à prendre lors de l'utilisation d'un ballon pour contenir la mixture.

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🧪 Fin de l'hydrodistillation et purification du methyl salicylate

Le deuxième paragraphe traite de la fin du processus d'hydrodistillation, où la mesure de la température avec un thermomètre est cruciale pour détecter la présence uniquement d'eau, indiquant ainsi la fin de l'hydrodistillation. Il décrit deux variantes de l'assemblage hydrodistillé: l'hydrodistillation 'in situ' où les feuilles de sapinette et l'eau sont placées dans le même ballon, et l'hydrodistillation 'ex situ' qui utilise un générateur externe de vapeur d'eau. Cette dernière variante est privilégiée par les fabricants en raison de ses avantages tels que l'évitement des risques de surchauffe et de réaction d'hydrolysis. Le paragraphe relate les tests de caractérisation et de vérification de pureté effectués par Adrien et Mathieu pour confirmer l'extraction du methyl salicylate, et la présence d'impuretés telles que l'acide salicylique. Ils décident de purifier leur échantillon par chromatographie en colonne. Le paragraphe conclut en soulignant l'efficacité de l'hydrodistillation pour extraire des composés organiques immiscibles avec l'eau, et encourage les étudiants à approfondir leur compréhension de l'équilibre liquide/vapeur binéaire. Le script invite les spectateurs à s'abonner, à commenter, à poser des questions et à partager la vidéo avec d'autres amis du domaine de la chimie.

Keywords

💡Hydrodistillation

Hydrodistillation est une technique d'extraction très ancienne qui permet d'obtenir des huiles essentielles à partir de substances naturelles telles que les épices ou les fleurs. Cette méthode est pertinente dans le contexte de la vidéo car elle est utilisée pour extraire le composé actif des feuilles de gaïac, le methyl salicylate. C'est une méthode qui permet d'extraire des composés organiques immiscibles avec l'eau à une température inférieure à leur point d'ébullition.

💡Essential oils

Les huiles essentielles sont des extraits chimiques volatils obtenus à partir de plantes et utilisés dans divers domaines tels que la parfumerie ou la médecine. Dans la vidéo, les huiles essentielles sont le produit final de l'hydrodistillation des feuilles de gaïac, servant de base pour la préparation de parfums ou de médicaments.

💡Methyl salicylate

Le methyl salicylate est le composé actif des feuilles de gaïac, utilisé dans la vidéo comme exemple pour l'extraction par hydrodistillation. Il a plusieurs applications, allant de la défense contre les insectes herbivores aux utilisations dans les balms pour athlètes et les parfums, bien qu'il soit également un produit dangereux s'il n'est pas utilisé correctement.

💡Perfumes

Les parfums sont mentionnés comme un des produits dérivés des huiles essentielles, obtenus à partir de l'hydrodistillation. Le methyl salicylate, en raison de son odeur forte, peut être utilisé comme un ingrédient dans la fabrication de parfums, illustrant ainsi l'application pratique des huiles essentielles extraites.

💡Heteroazeotrope

Le terme heteroazeotrope fait référence à un mélange de liquides immiscibles dont la vapeur émise a une composition constante, indépendante de la composition initiale du mélange. Cela est important dans le contexte de l'hydrodistillation car la vapeur émise pendant le processus a la composition de l'heteroazeotrope, ce qui influence la conception de l'appareillage de distillation.

💡Balms

Les balms ou pommades sont des préparations utilisées pour soulager les douleurs musculaires. Le methyl salicylate, en raison de ses propriétés analgésiques, est un ingrédient courant dans de nombreux balms, ce qui en fait un produit utile pour les athlètes, comme mentionné dans le script.

💡Refractive indices

Les indices de réfraction sont des mesures physiques utilisées pour caractériser et identifier des substances chimiques. Dans le script, les tests de mesure des indices de réfraction sont mentionnés comme une méthode pour vérifier la pureté de l'extrait de methyl salicylate, montrant l'importance de cette technique d'analyse dans la chimie.

💡Thin layer chromatography

La chromatographie en couche mince (TLC) est une technique d'analyse qui permet de séparer et d'identifier les composants d'un mélange. Elle est utilisée dans le script pour effectuer des tests de caractérisation de la pureté du methyl salicylate extrait, contribuant à la validation de la qualité de l'extraction.

💡Nuclear magnetic resonance

La résonance magnétique nucléaire (RMN) est une méthode d'analyse chimique qui fournit des informations sur la structure moléculaire des composés. Dans la vidéo, l'RMN est utilisée pour identifier et caractériser le methyl salicylate extrait, montrant comment cette technique est cruciale pour la confirmation de l'identité et de la pureté d'un composé chimique.

💡Steam fitting

Le steam fitting, ou hydrodistillation 'ex situ', est une variante de l'hydrodistillation qui utilise de la vapeur d'eau générée par un générateur externe au lieu d'utiliser l'eau directement avec les matières premières. Cette technique est mentionnée comme étant préférable pour éviter les risques de surchauffe et de réaction d'hydrolysis, et est couramment utilisée dans l'industrie.

💡Column chromatography

La chromatographie sur colonne est une méthode d'extraction et de purification qui permet de séparer les composants d'un mélange en fonction de leurs propriétés chimiques. Adrien et Mathieu, dans le script, décident d'utiliser la chromatographie sur colonne pour purifier leur échantillon de methyl salicylate, montrant l'application pratique de cette technique pour l'élimination des impuretés.

Highlights

L'hydrodistillation est un ancien procédé d'extraction utilisé pour obtenir des huiles essentielles à partir de substances naturelles telles que les épices ou les fleurs.

Les huiles essentielles extraites servent à préparer des parfums ou des médicaments.

On extrait l'ingrédient actif des feuilles de guimauve, le methyl salicylate.

Le methyl salicylate agit comme système de défense des feuilles de guimauve contre les insectes herbivores.

Utilisé dans les parfums et les arômes alimentaires en raison de son goût prononcé et de son odeur forte.

Le methyl salicylate est également utilisé dans les baumes et pommes à douleurs pour les athlètes.

Attention, le methyl salicylate peut être dangereux si mal utilisé.

L'hydrodistillation est une technique différente de la distillation classique.

Elle implique la distillation d'une mixture contenant de l'eau et des composés organiques.

Le methyl salicylate et l'eau étant très mal miscibles, l'hydrodistillation est adaptée pour son extraction.

Permet l'extraction à une température inférieure au point d'ébullition du composé organique et de l'eau.

La vapeur émise a la même composition que l'hétéroazéotrope, quelle que soit la composition initiale.

Pas besoin d'utiliser une colonne de distillation comme dans la distillation classique.

L'installation expérimentale comprend un ballon contenant la mixture, un système de chauffage et de agitation.

Il est important de ne pas dépasser la moitié du volume du ballon et d'avoir un bulbe isobare pour continuer à fournir de l'eau.

Le distillat contient principalement de l'eau et du methyl salicylate.

La température à la tête de la colonne indique la fin de l'hydrodistillation lorsque celle-ci atteint 100°C.

Il existe deux variantes pour l'installation de l'hydrodistillation : l'hydrodistillation 'in situ' et l'hydrodistillation 'ex situ'.

La technique de steam fitting permet d'éviter les risques de surchauffe et de réaction d'hydrolysis.

Les tests de caractérisation et de vérification de pureté montrent que le methyl salicylate a été extrait avec des impuretés, notamment l'acide salicylique.

Adrien et Mathieu décident de purifier leur échantillon par chromatographie en colonne.

L'hydrodistillation s'avère efficace pour extraire des composés organiques non miscibles avec l'eau.

Une compréhension approfondie de la technique nécessite l'étude de l'équilibre liquide/vapeur binaire.

Transcripts

Chemist friends, good morning. Hydrodistillation is a very old extraction process.

It is by hydrodistillation that we will obtain essential oils from natural substances

like spices or flowers.

And from these essential oils we will be able to prepare perfumes or medicines.

In our case we will extract the active ingredient of wintergreen leaves: methyl salicylate.

So why this methyl salicylate? A little cultural break on this molecule.

In the wintergreen leaf, methyl salicylate acts as a defense system against herbivorous insects

A bit like capsaicin that we found in the chilli of which we already spoke

Because of its pronounced taste and of its strong smell we can also

use it in perfumes or as food flavors.

It is also a great ally of athletes because we will use it in many balms or pain relief ointments.

Attention, it is still dangerous

a badly used teaspoon can kill so do not have fun putting it in your dishes.

Come on, generic!

"If you have no lab, you have blablareau"

First of all hydrodistillation is a different technique from classical distillation

that we have already studied in a video, so be careful not to confuse these two techniques.

But what does hydrodistillation mean?

The hydro prefix means that we use water

and the suffix distillation means stillatio, which means pouring drop by drop. Here.

Well there children sit quietly

we take out the lab notebook, the pencils and we are preparing to take notes.

Hydrodistillation is the distillation of a mixture containing water

and one or more organic compounds immiscible or very immiscible with water.

These organic compounds being the most often trapped in a plant substance.

Methyl salicylate and water being very poorly miscible,

hydrodistillation seems to be an appropriate technique for extracting methyl salicylate from wintergreen leaves.

This technique has the advantage

to allow to perform the extraction of a organic compound at a temperature

lower than its boiling point

but also lower than the boiling temperature of the water

Let's talk about the physical principle.

So be careful there is a difference very important in principle

between hydrodistillation and classical distillation.

In the case of hydrodistillation, a mixture of immiscible liquids is heated.

and it turns out that in this case, whatever the composition of your initial mixture,

the vapor emitted has the same composition.

It is said that the vapor emitted has the composition of the heteroazeotrope.

No worries you do not need to know this term to follow more of the video.

There is a very important practical consequence.

Distilling column will not be used as in the case of classical distillation

and we will put directly the column head that will fit on the ball.

If there is one essential idea you need to remember is that when doing your hydrodistillation mount

you do not put a column to distill, otherwise there will be a hell to pay!

To introduce you to the implementation experimental, I will call on two chemist apprentices

Adrien

Hello

and Mathieu

Hello

Go, let's do the experiment

Experimental implementation

Secure the ballon containing the mixture with a two finger sclip

Adapt the distillation head

Adapt a refrigerant tube

Place a container on the way out to retrieve the distillate.

Adapt a sinking bulb

Place the lift and heating system.

Adapt the thermometer to the head of distillation.

The assembly is ready, we will be able to start the stirring and heating system.

Well while the hydrodistillation is taking place, we will take the opportunity to give you

some tips, precautions and little things to know about this assembly and hydrodistillation.

So, it's the same editing as a simple distillation,

so we will not need columns to distill.

For any assembly where you heat, do not forget to grease the glassware before,

to prevent the pieces from being welded at the end.

Concerning the balloon two important precautions:

the first is never to fill the volume of the balloon beyond half,

second thing is not forget to take a second collar that will allow you to have an isobaric bulb and to stay in excess of water

In fact, the vapor emitted is much richer in water than in methyl salicylate,

it is therefore relevant to have what it takes to continue to supply water to the balloon.

The distillate contains mainly water and methyl salicylate.

In the case of liquids totally immiscible

we can separate it directly by means of a separating funnel.

In our case we can see that liquids are partially miscible

and the processing of the extraction crude will therefore require more steps than we will not detail here.

The thermometer makes it possible to measure the temperature at the top of the column.

When the temperature reaches 100 ° C it is the sign that only pure water passes through the column head

it is therefore that your hydrodistillation is finished.

So it's not always very easy to observe because in our case

we have an extraction temperature that is very close to 100 ° C.

But at worst missing a few minutes is not very serious

you'll just have a little more water in the distillate.

Now that the hydrodistillation is complete,

we can stop the magnetic stirring and also the heating

then let it come to room temperature.

For this hydrodistillation technique there are actually two variants for the experimental setup.

The classic hydrodistillation assembly

that we saw there, also called 'in situ hydrodistillation'

because wintergreen leaves and the water are placed in the same balloon;

but there is a second variant where we will bring the water vapor thanks to an external generator

in this case, steam fitting is used or 'ex situ hydrodistillation'.

The steam fitting technique

has the advantage of avoiding the risks of overheating and hydrolysis reaction.

This is also the technique most used by manufacturers.

Whichever assembly you choose this technique follows the same physical principle

and must be able to extract the entire compound of interest

at a temperature which is below its boiling point and at the boiling point of water.

At the end of their handling, Adrien and Mathieu performed characterization tests

and purity check, to verify that they had well extracted methyl salicylate.

So they did tests by measuring refractive indices,

by thin layer chromatography

and by nuclear magnetic resonance.

Their analyzes show that they extracted methyl salicylate,

which is great news,

on the other hand, as one might expect, there are also impurities in their sample.

In particular salicylic acid

which can come from the hydrolysis of the ester function in methyl salicylate.

What may perhaps invite us to think about a possible steam fitting

which would be less violent regarding this molecule that has an esther function.

Obviously following these analyzes,

Adrien and Mathieu have decided to purify their sample by column chromatography.

In conclusion the hydrodistillation proved to be an effective extraction technique

to extract an organic compound immiscible with water, trapped in a natural substance:

methyl salicylate.

For students of Higher Education

I insist that a deep understanding of this hydrodistillation technique

necessarily pass through the study of binair liquid / vapor equilibrium.

In this regard, I prepare videos on the subject: the links are in the description.

I want to thank you for watching this video.

I would also like to thank Adrien and Mathieu for the quality work they did

and for illustrating this hydrodistillation technique in a concrete case.

If you like these videos, think ahead comment, ask your questions, like,

share to the attention of your chemist friends and especially

subscribe to join our big family of chemists.

I also give you an appointment

on my website blablareau-chimie.fr

where you will find lots of other videos, auto-quizzes corrected

and other fun of chemists

so really go for a ride, you will see, it's worth it.

Good and on that, the chemists, I tell you "see you soon in the lab!"

It must be said that you are doing really interesting studies huh!