Nous avons été amenés dans le cadre de notre TPE à réaliser plusieurs expériences afin de confirmer nos hypothèses ou en constater certaines. Nous allons ici faire un bilan de ces expérimentations.
· Extraction de la caféine
But de l’expérience : Obtenir de la caféine pure dans le cadre d’une prochaine expérience
Matériel utilisé : (première partie : extraction)
- café fin
- carbonate de calcium
- dichlorométane
- eau
- ampoule à décanter
- bouilloire
- réfrigérant
- ballon
- barreau aimanté
- agitateur magnétique
- filtre Büchner
- erlenmeyer
- sulfate de magnésium
- évaporateur rotatif
- entonnoir
- coton
Protocole :
· Equipez votre ballon du réfrigérant
· pesez 50g de café et transvasez les dans le ballon contenant le barreau aimanté
· Ajoutez 300ml d’eau chaude
· Ajoutez 12g de carbonate de calcium
· Ouvrir le robinet d’eau connecté au réfrigèrent
· Agitez et chauffez
· Lorsque le reflux commence comptez 2 heures de chauffage
· Filtrez la solution marron sur Büchner
· Laissez refroidir
· Transvaser la solution marron dans une ampoule à décanter
Premier problème rencontré : encrassement du filtre
· Ajouter 50ml de dichlorométhane
· Agitez le tout (ne pas oublier de dégazer de temps en temps)
· Laissez décanter (en laissant reposer 30 secondes)
· On récupère la phase organique (dichlorométhane coloré, phase du bas)
· On rajoute 50ml de dichlorométhane dans l’ampoule à décanter
· Agitez le tout (ne pas oublier de dégazer de temps en temps)
· Laissez décanter (en laissant reposer 30 secondes)
· On récupère la phase organique (dichlorométhane coloré, phase du bas)
Second problème rencontré : on ne distingue aucune phase organique, il est donc impossible de poursuivre l’expérience. Nous avons alors décidé de la renouveler avec du café soluble et dans des proportions différentes. (Nous avons quand même conservé la solution obtenue afin de l’étudier à la séance suivante)
Résultat une semaine plus tard :
On distingue effectivement deux phases mais il fut impossible de récupérer la phase organique, celle-ci se révélant être solide.
Renouvellement de l’expérience :
20g de café soluble pour 50mL d’eau
1,2g de carbonate de calcium
Encore une fois, il fut impossible de distinguer deux phases distinctes.
10g de café pour 25mL d’eau
Nous avons divisé par deux la dose de carbonate de calcium : 0,5g
Remplacement du dichlorométhane par du cyclohexane (du fait de leur structure assez proche), ici, la phase organique devrait se trouver au dessus, le cyclohexane étant en effet moins dense que l’eau.
L’expérience se révèle une nouvelle fois infructueuse, mais nous sommes quand même parvenus à prélever une partie de la phase organique afin de la sécher en vue de son identification.
Identification de la caféine :
Matériel :
- éthanol
- eau distillée
- caféine pure
- plaque chromatographique en silice
- tube capillaire
- sèche-cheveux
- bocal
- 3 béchers
- pipette graduée
- papier filtre
- lampe ultraviolette
Protocole :
· Préparer une solution d'éluant en mélangeant 12 mL d'éthanol et 8 mL d'eau distillée. Ceci constituera la solution S0.
· Diluer la caféine extraite du café dans le plus petit volume d'éthanol pur possible (de 2 à 5 mL selon la quantité). Ceci constituera la solution S1.
· De la même façon diluer 1 g de caféine de référence, c'est à dire la caféine pure du commerce, dans un même volume d'éthanol pur. Ceci constituera la solution S2.
· Sur une plaque chromatographique en silice, tracer au crayon deux repères de part et d'autre qui serviront à déposer les gouttes à la même hauteur, à environ 2 cm du bas.
· Sur cette ligne imaginaire, déposer une goutte de solution S1 côté gauche, puis une goutte de solution S2 côté droit à l’aide d’un tube capillaire, en évitant l'étalement de la goutte. Sécher la plaque au sèche-cheveux, puis déposer à nouveau une goutte de chaque solution au même endroit. Sécher à nouveau. Répéter l'opération (dépôt + séchage) jusqu'à avoir déposé une dizaine de gouttes.
· Introduire dans le bocal quelques mL de solution d'éluant S0 afin de remplir le bocal sur 0,5 cm de hauteur. Déposer soigneusement la plaque chromatographique dans le bocal, les zones de dépôt étant en bas de la plaque.
· Fermer le bocal avec son couvercle et ne pas toucher au bocal durant une heure, afin de laisser les espèces migrer sur la plaque chromatographique.
· À ce terme, ouvrir le bocal, retirer la plaque, la sécher entièrement au sèche-cheveux, puis l'observer sous lampe ultraviolette
(Possibilité d’introduire un papier filtre dans le bocal afin d’accélérer la montée du solvant)
Résultat :
Rapport frontal (S1) = distance parcourue / distance (dépôt/front) = 0,66
Rapport frontal (S2) = 0,68
Les deux rapports frontaux étant quasiment égaux, cela prouve de la réussite de notre identification, cependant on notera que la solution obtenue n’était pas pure (l’extraction n’ayant pas été mené à son terme du aux problèmes rencontrés) : présence d’autres taches (= autres substances chimiques).
· Influence de l'activité de la caféine sur le rythme cardiaque de l'huître
Hypothèse : La caféine a un effet chronotrope sur le cœur.
Protocole :
· Après avoir repéré le cœur on compte les cycles cardiaques durant une minute
· On injecte ensuite par-dessus le cœur deux gouttes de la solution réalisée*. On patiente une minute puis on relève à nouveau le rythme cardiaque
* : Nous avons trouvée sur un site académique qui fallait une quantité de matière de caféine égale à 0,1mol pour cette expérience. Nous calculé qu’il fallait ainsi 0,194g pour 10mL d’eau.
Résultat :
Fréquence cardiaque avant injection (batts/min) | Fréquence cardiaque après injection (batts/min) | Dose de l’injection | |
1ère huitre | 5 | 7 | Normale |
2ème huitre | 6 | 9 | Normale |
3ème huitre | 5 | Mort de l’huitre | Trop élevée |
Notre hypothèse est bien confirmée, la fréquence cardiaque accélère suite à l’injection d’adrénaline, celle-ci a donc bien un effet chronotrope.
On constate également qu’une dose trop importante entraine la mort de l’huitre (le cœur s’était arrêté de battre).
