Dilution d'une solution de phénol avec de l'acide trichloracétique

[Dilueur]

Bonjour,

Je voudrais résoudre le problème suivant :

J'ai 20 mL d'acide trichloracétique (TCA) concentré á 30% en solution aqueuse.
Quel volume d'une solution de phénol en solution aqueuse concentrée à 88% vais-je devoir verser dans la solution de TCA pour ramener sa concentration à 10% ?
Quelle sera alors la concentration en TCA ?

[Maurice]

Je ne suis pas sûr qu'on pusse apporter une réponse à ce genre de question. En effet, les volumes ne sont pas additifs en chimie. Les masses le sont. Mais pas les volumes. Avec les volumes il faut essayer.
A titre d'exemple, on peut citer le cas de l'éthanol. Un mélange de 50 mL éthanol plus 50 mL eau ne donne pas 100 mL de mélange, mais 96 mL.

[ecolami]

Bonjour,
Remarque ces deux produits sont extrêmement caustiques: il détruisent la peau en profondeur rapidement!

[Dilueur]

Bonjour Maurice, ecolami, le forum,

Maurice, bien que dans mes études, même supérieures, jamais on nous a dit que les masses étaient additives mais pas forcément les volumes, c'est une notion que j'avais aquise au cours de mes lectures. Par contre, le nombre de trucs inutiles que l'on nous aura racontés...
Comme le raisonnement ici est en masse/masse, et connaissant les masses volumiques des produits en question, je pense qu'il devrait être possible de répondre à la question. Mais je suis étonné qu'il n'existe pas une formule archi-connue pour résoudre ce type de problème qui, je pense, doit se présenter très souvent chez ceux qui mélangent quotidiennement des produits.

ecolami, je sais pertinemment que phénol et TCA peuvent être corrosifs pour la peau, surtout le TCA qui est en plus nécrotique au-delà de 35%. Quant au phénol (à 88%), pour qu'il puisse vrament être, disons, corrosif pour la peau, il faut y rajouter de l'huile de croton. C'est ainsi que l'on réalise les peelings au phénol depuis un siècle (Dr LaGasse, chirurgien pendant la 1ère guerre mondiale. Se serait procuré la 1ère formulation auprès de Tziganes. Sa fille, Antoinette, diffusa ce peeling en tant que "lay peeler" en Californie).

[Maurice]

Bonjour,
Ce qui m'étonne, c'est que tu dis avoir fait des études supérieures, et que tu ne saches pas faire un calcul de dilution.
Pourtant, qu'y a-t-il de plus simple que de dire que, pour transformer une solution à 30% en une solution à 10%, il faut prendre 1 volume de la solution concentrée et la diluer avec 2 volumes d'un autre liquide ? Bien sûr on suppose ici que les volumes sont additifs, ce qui est une mauvais approximation. Mais il n'y en a pas d'autre.
Et dans ce cas, si la solution servant de diluant est concentré à 88%, sa concentration, après dilution selon le schéma précédent, sera de (2/3) 88% = 58.3 %.
On apprend ce genre de calcul au collège, avant le bac, me semble-t-il.

[Dilueur]

Bonjour,

La réponse aurait pu être plus modérée...
Études supérieures : médecine, c'est tout.
Je te défie de trouver un médecin qui sache, ou peut-être se souvienne, que les masses sont additives mais pas forcément les volumes. Du reste, entre nous, à quoi cela peut-il bien servir en médecine, comme les hybridations et autres foutaises en chimie générale de 1ère année...?
Le problème est loin d'être aussi simple que tu le prétends péremptoirement. Là, tu as tout faux !
Pour résoudre ce problème comme je l'ai bien exposé au départ, il faut impérativement connaître la masse volumique (ρ) de chaque produit ; la masse volumique étant la pierre angulaire de tout calcul de dilution en masse/masse (w/w).
Hier soir j'ai été inspiré, et ai fini par enfin trouver les formules qui répondent à la question.
- Phénol 88% : ρ = 1,0700 g/mL
- TCA 30% : ρ = 1,1363 g/mL

Volume de phénol en solution aqueuse concentrée à 88% que l'on doit verser dans la solution de TCA pour ramener sa concentration à 10% :
2,72298... mL
% de TCA résultant : 26,590%

Comme j'utilise une seringue de 1 mL graduée au 1/100ème de mL, je ne pourrai prélever "approximativement" (ménisque, erreur de parallaxe...) que 2,72 mL.
J'aurai finalement :
22,72 mL (20 mL de TCA à 30% + 2,72 mL de Phénol à 88%) de solution concentrée à :
- Phénol : 9,99%
- TCA : 26,594%

Bien sûr, le volume final sera très légèrement inférieur à 22,72 mL. En général, en mélangeant des liquides on a plutôt affaire à des "contractions volumiques". Mais il paraîtrait que pour certains liquides (lesquels ?) on observe l'inverse, soit une "dilatation volumique".
Le volume final n'a en fait strictement aucune importance. L'important, ce sont les concentrations en masse/masse du soluté et du solvant.

CQFD

Allez, je finis en beauté.
Toujours avec les mêmes produits et dans les mêmes conditions, je veux obtenir approximativement 2,75 mL de solution (pourquoi gaspiller ?).
Quels volumes de Phénol à 88% et de TCA à 30% vais-je devoir prélever ?
- Phénol : 0,32954... mL
- TCA : 2,42046... mL

J'arrondis à 2 décimales après la virgule :
- Phénol : 0,33 mL
- TCA : 2,42 mL

J'obtiens :
- Phénol : 10,01%
- TCA : 26,59%

Ce problème se résoud uniquement mathématiquement et très simplement (règles de 3...).
Si tu as des doutes, vérifie les résultats avec les masses volumiques.

En fait, je pense que tu n'avais absolument pas compris ma question qui était pourtant claire.

[ecolami]

Bonjour,
Je savais que le TCA et le phénol attaquaient la peau.
J'ai constaté à mes dépends que le phénol concentré détruit la peau: elle blanchit et devient friable. Le phénol a une action anesthésiante qui lui permet de faire des dégâts sans qu'on s'en aperçoive. Heureusement pour moi la surface concernée était minime.
Je sais que l'huile de croton est irritante mais j'ignorais qu'elle fut caustique.
J'ai passé ma vie a détruire et traiter des déchets chimiques dangereux: il y en a tellement...

[Dilueur]

Bonjour,

Les dangers principaux du phénol sont sa cardiotoxicité et sa néphrotoxicité quand une surface importante de peau rentre en contact avec lui.
C'est la raison pour laquelle l'application de ce produit (+ huile de croton en quantité quasi infinitésimale, émulsifiée avec quelque gouttes de savon) sur tout le visage demande à peu près 1 heure.
C'est surtout l'huile de croton (très vésicante) le principe actif du peeling, le phénol étant en quelque sorte un vecteur facilitant la pénétration de l'huile de croton jusqu'au derme papillaire.
Enfin, le phénol était utilisé en neurochirurgie pour détruire le ganglion trigéminal (phénolisation du ganglion de Gasser) dans les abominables névralgies faciales rebelles à tout traitement.
Son effet anesthésiant est dû au fait qu'il détruit le tissu nerveux, donc les terminaisons nerveuses sensitives cutanées, d'où son effet anesthésiant.
Quand on "phénolise" un visage pour des raisons cosmétiques, il n'est en général pas nécessaire de réaliser préalablement des anesthésies tronculaires ou de mettre le patient sous neuroleptanalgésie ; la sensation de brûlure étant assez fugace, puisque suit immédiatement après une anesthésie cutanée.

[darrigan]

Très intéressant ! Merci pour toutes ces précisions.