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EXTRACTION ET IDENTIFICATION D’ESPECES CHIMIQUES
I- Chromatographie sur papier :
La chromatographie sur papier est une chromatographie de partage basée sur la différence de
solubilité, entre deux phases, des espèces à séparer :
- la phase stationnaire, ou phase fixe est formée par l’eau liée aux molécules de cellulose du
papier ;
- la phase mobile appelée éluant est un mélange de solvants qui migrent par capillarité dans le
papier entraînant les espèces du mélange déposées sur celui-ci.
Les espèces les plus solubles dans la phase mobile se déplacent plus vite que les autres et celles plus
solubles dans la phase stationnaire migrent moins. Ces espèces migrent alors à des vitesses différentes
ce qui permet de les séparer et de les identifier ( à l’aide de produit pur en effectuant la même opération).
1-1 Choix de l’éluant
Manipulations : chromatographie de colorants alimentaires
*Introduire dans trois béchers les éluant suivant :
Bécher : 10 mL d’éthanol
Bécher : 10 mL d’eau distillée
Bécher : 10 mL d’eau salée à 100g.L-1
*Fermer les béchers avec une petite assiette afin que l’intérieur se sature en vapeur d’éluant.
*Sur 3 feuilles de papier Whatman (6×8 cm), tracer au crayon léger à environ 1 cm du bord inférieur et y
repérer 3 points équidistants.
ATTENTION ! si on utilise un critérium ou si on appuie trop lorsqu’on trace le trait, on abîme le
support fixe. De plus, il faut vérifier que le trait de dépôt est bien situé au dessus du niveau de l’éluant.
Enfin il ne faut pas mettre les doigts sur la phase fixe.(valable pour I et II)
*Déposer, à l’aide de capillaires, sur le premier point, une goutte de colorant jaune (E102), sur le deuxième
point, une goutte de colorant bleu (E131) et sur le troisième point, une goutte de colorant vert
*Former un cylindre, l’agrafer sans que les bords verticaux se touchent ; le placer dans l’un des béchers,
fermer et laisser évoluer le front du solvant jusqu’à 0,5 cm du haut.
*Sortir le chromatogramme, repérer le front du solvant au crayon et laisser sécher.
Papier Whatman
Agraphes
Eluant
x
x
x
Ligne
de
base
Eluant
8 cm
1- Pourquoi doit-on prendre la précaution de placer les dépôts de colorants au dessus du niveau de
l’éluant ?
2- Dans quel éluant chaque colorant est-il le plus soluble ?
3- Dans quel éluant les colorants sont-ils le plus séparés ?
4- Quel est le meilleur éluant pour cette expérience ? Justifier.
5- Quel est la composition du colorant vert ?
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1-2 Rapport frontal
On appelle rapport frontal Rf d’une espèce chimique le rapport de la distance h parcourue
par l’espèce chimique sur la distance H parcourue par le front de l’éluant pendant le même temps.
Rf =
h
H
Rf dépend de
H et h sont dans la même unité (cm ou mm) Rf est sans unité.
, de
et de
.
6- Déterminer le rapport frontal du jaune et du bleu sur le chromatogramme. Le rapport frontal d’une
espèce dépend-il de l’éluant ? Est-il modifié si l’espèce est contenue dans un mélange ? Compléter la
dernière phrase de l’encadré.
II- Chromatographie sur couche mince :
La phase stationnaire est un solide : de la silice ou de l’alumine étalé en couche mince sur une plaque en
plastique ou en aluminium.
La phase mobile ou éluant est un liquide qui monte par capillarité entraînant les composés déposés au
bas de la plaque.
La chromatographie sur couche mince (C.C.M) est une chromatographie d’adsorption ; l’adsorption est
due à la formation de liaisons entre molécules de l’espèce chimique qui migre et la phase stationnaire.
La séparation est basée sur la différence de vitesse de déplacement des espèces chimiques. Cette vitesse
dépend de la capacité d’adsorption de l’espèce par la phase stationnaire et de la force d’entraînement de
cette espèce par l’éluant.
Manipulations : application à la séparation des pigments du paprika
•
extraction : dans un tube à essais, introduire 1mL de cyclohexane, 1mL d’acétone, 1mL d’éthanol
et ajouter 2 pointes de spatule de paprika. Boucher et agiter.
7- Quelle propriété du mélange est utilisée pour cette extraction ?
•
séparation : sur une plaque à C.C.M, tracer un trait à 1 cm du bord inférieur et y repérer un point.
Verser 6mL d’éluant (un volume d’éthanol pour deux de cyclohexane) dans le bécher et le fermer.
A l’aide d’un capillaire, faire un dépôt d’extrait de paprika. Introduire la
plaque dans le bécher et laisser évoluer. Lorsque l’éluant arrive à 0,5cm
du bord supérieur, sortir la plaque, repérer le front du solvant et laisser
sécher.
8- Reproduire le chromatogramme, car les colorants disparaissent à la
lumière. Combien de pigments ont été séparés ? Déterminer le rapport
frontal des pigments.
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Remarque : il est parfois nécessaire d’effectuer une révélation car aucune tâche n’est présente sur le
chromatogramme. Il existe différentes techniques de révélation : au permanganate de potassium, au
vapeur de diiode, aux ultraviolets…
Conclusion : On peut identifier une espèce chimique inconnue en comparant son rapport frontal à celui
d’espèces connues. La chromatographie est une technique d’identification.
III- Chromatographie sur colonne :
La chromatographie sur colonne est une chromatographie d’adsorption.
La phase stationnaire est un solide, silice ou alumine en général, remplissant une colonne.
La phase mobile ou éluant est versé en de la colonne et après l’échantillon à chromatographier.
La séparation des espèces chimiques, lors de l’écoulement, est obtenue par différences des vitesses
d’entraînement vers le bas. Ces vitesses dépendent de la capacité d’adsorption de l’espèce par la phase
stationnaire, et de la force d’entraînement de cette espèce par l’éluant.
Manipulations : analyse d’un colorant.
L’objectif est d’identifier les constituants d’un colorant alimentaire vert.
*Préparation de la colonne : la colonne est un tube de verre légèrement effilé à la base terminé par un
robinet. A l’aide d’une spatule et d’un entonnoir, on ajoute doucement de l’alumine en poudre après avoir
introduit un bout de coton au fond. On remplit lentement, la partie supérieure de la colonne avec une
solution saturée en chlorure de sodium (il faut éviter la formation de bulles ou fissures). La colonne est
prête lorsque le niveau de la solution arrive à la limite supérieure de l’alumine.
Lire la notice
d’accompagnement
*fonctionnement de la chromatographie : On dépose plusieurs de colorant vert sur l’alumine et on le laisse
pénétrer. On remplit régulièrement la colonne en éluant afin que l’alumine soit toujours recouverte ; on
recueille au fur et à mesure les différents colorants.
9- Quelles sont les teintes des différentes solutions obtenues ?
*Analyse des solutions recueillies : à l’aide d’un spectrophotomètre, on obtient les spectres d’absorptions
des trois solutions colorées obtenues pour des longueurs d’ondes comprises entre 350 et 750nm. Le
réglage du zéro est effectué avec une solution saturée de chlorure de sodium. Une dilution est nécessaire
si la valeur maximale de l’absorbance est atteinte.
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10- Identifier les différents spectres. En déduire la nature des espèces chimiques composant le colorant
vert étudié.
Spectres d’absorptions de différents colorants
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