Nouveaux programmes de seconde, 1

Page modifiée le 7 / 11 / 2002
Contenu : estérification, chromatographies, produits dangereux, expérience de la tache d'huile, Franklin, ChemSketch, modèles moléculaires, Excel, chromatographies sur papier Whatman employant des solvants peu toxiques.

0. Sommaire

1. Remarques d'ordre général


Il est redevenu d'usage de présenter ici ou là, des montages faisant appel à des réactifs et solvants très plaisants : anhydride d'acide, éther, dichlorométhane ... Le plus drôle est dans un livre qui propose d'employer le chloroforme comme solvant (en classe de seconde). Qui dit mieux ?

Presque aussi drôle, cette expérimentatrice qui nous confessait : "C'est dommage, cette manipulation marche mieux en utilisant l'eau comme solvant que le dichlorométhane". Quel grand dommage en effet ! Depuis, les choses ont encore progressé puisqu'on propose même aux élèves de synthétiser le dit dichlorométhane.

puce Depuis quelques années, nous avons entrepris un long travail pour éliminer de nos laboratoires, et de nos habitudes expérimentales, le mercure, le benzène, le tétrachlorure de carbone ... Et c'est avec une grande joie que nous voyons leurs petits frères revenir en fanfare, à l'occasion des nouveaux programmes.

Nous allons progressivement ajouter à cette page des idées de travaux pratiques employant des produits de coût raisonnable (papier à chromatographie) et des réactifs non toxiques ou peu toxiques, idées reprises de discussions avec des collègues, ou de stages organisés par la Mafpen de l'Académie de Franche-Comté.

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2. Quelques idées, pour le professeur

    Estérification


    Une estérification peut très bien se faire avec les réactifs habituels, acide et alcool, dans un tube à essai plongé dans un bain marie chauffé sur une plaque électrique. Ainsi, pas de réfrigérant monté à reflux, donc moins de casse. Voir le travail pratique proposé plus loin sur cette page.

    Chromatographie


    Le papier à chromatographie est peu coûteux, mais ne permet pas une révélation aux ultraviolets. On peut l'employer pour étudier diverses substances colorées. Dans notre lycée, après débat serré entre d'un côté les chimistes, de l'autre le responsable des finances du laboratoire (et auteur de ce site), un compromis a été établi : chaque élève de seconde aura droit à une plaque à chromatographie dans l'année, les autres expériences se faisant à l'aide de papier. Consultez plus loin quelques exemples de travaux pratiques de chromatographie.

    Tache d'huile, Franklin


    L'expérience de la tache d'huile donne de bons résultats en employant de l'huile d'olive diluée dans de l'essence de térébenthine. De l'acétone convient ausi, voir le TP proposé plus loin sur cette page.
    La toxicité de celle ci est indiquée sur la bouteille la contenant, mais n'a pas empêché Claude Monet, et d'autres, de connaître de vieux jours heureux. En plus elle sent bon.

    L'expérience de déroule en deux étapes qui nécessitent une observation attentive : d'abord la goutte s'étale et on aperçoit des irisations interférentielles typiques d'une épaisseur de l'ordre du micron, puis les irisations disparaissent signe de l'évaporation de l'essence de térébenthine (cela se sent).

    Le volume d'une goutte peut être trouvé en comptant le nombre de gouttes que contient 1 mL, à l'aide d'un compte gouttes et d'une éprouvette graduée de 10 mL ; ainsi, pas de risque de casse d'une burette graduée. Une pipette graduée en mL et un pipetteur conviennent aussi.

    Nous avons dessiné avec le logiciel ChemSketch la molécule d'acide oléique ; le dessin est fourni dans le fichier auto extractible nommé molchemsk.exe (Voir chapitre Logiciels). ChemSketch, après optimisation en trois dimensions du dessin (icône en forme de molécule de méthane) peut donner la distance entre centres des atomes. Nous avons trouvé 2,26 nm au maximum. Rappelons que la molécule d'acide oléique a une masse molaire de 282 g/mol et que sa densité est de 0,895, ou si l'on préfère sa masse volumique est de 0,895 kg . dm-3.

    Le TP pourrait justement se terminer sur l'examen de la représentation en 3 D de la molécule dans ChemSketch, et le calcul de sa longueur.

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3. Liste (destinée à s'agrandir) de produits dangereux

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4. Modèles moléculaires


Le nouveau programme impose de manipuler avec des modèles livrés avec des tiges de liaisons souples (voir catalogue Jeulin).
Vous pouvez aussi employer le logiciel ChemSketch de chez ACD Labs (adresse au chapitre Bonnes adresses), qui permet des constructions et visualisations de molécules en 3 D. ACD Labs propose aussi de charger des démonstrations, telles fuller.exe, qui vous explique comment construire une molécule de fullerène ... Etonnant !

4.1. ChemSketch, installation

 

4.2. ChemSketch, travail pratique


Lancez le logiciel. S'il s'agit d'une version non enregistrée, regardez défiler la liste des logiciels proposés par ACD Labs, et de leurs possibilités.
Quand cela devient possible, cliquez sur annuler.
Vous disposez d'une grande quantité de molécules dans le sous dossier "Templates". Mais vous pouvez commencer par dessiner une molécule simple.
Pour cela, enfoncez le bouton Draw Continuus, ou Draw Normal, et construisez votre molécule en cliquant sur la page. Procédez en douceur, déplacez le pointeur de la souris doucement : des rectangles apparaissent, avec le nom de l'atome pointé. Pour ajouter un groupement, par exemple CH3, cliquez sur un carbone et tirez doucement la souris avant de relâcher le bouton. Vous pouvez enlever un atome avec l'outil gomme (Delete), si une valence n'est pas respectée.
Assez souvent, cliquez sur 3D Optimization (icône en forme de molécule de méthane), pour détecter vos erreurs, et donner à la molécule une allure normale. Faites des essais progressifs et en douceur. Inutile de cliquer sauvagement, n'importe où sur la page.

Lorsque la molécule est dessinée, il vous reste à la visualiser en trois dimensions. Dans les menus déroulants, faites ACD/Labs | 3D Viewer.
La fenêtre 3D apparaît, vide. Repassez à ChemSketch, par un bouton en bas de votre écran, cliquez sur l'outil Lasso, et sélectionnez la molécule, en cliquant dessous. En bas de l'écran, cliquez sur Copy To 3D.

Différentes visualisations sont possibles, ainsi que des animations très belles, même avec un Pentium 133. Si votre molécule apparaît toute plate, faites 3D Optimization.

Logiciel très intuitif, résultats superbes, possibilités de transfert des schémas dans traitement de textes... La seule partie délicate est le dessin des premières molécules.
Vous avez aussi à votre disposition toute une collection de matériel de chimie, ballons, réfrigérants ...

Télé charger des modèles de molécules, pour le programme de seconde.
 

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5. Abondance des éléments, Excel


Nous vous proposons en télé chargement un petit fichier, elements.exe, auto extractible, qui par double clic donne Eléments.txt, que vous pourrez ouvrir dans Excel. A vous d'imaginer un travail à proposer aux élèves (compléter, réordonner, tracer un graphe ...).

Télé charger un fichier sur l'abondance des éléments, pour le programme de seconde ?

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6. Travail pratique : détermination de la taille d'une molécule


Vous pouvez aussi consulter sur le Bulletin de l'Union des Physiciens n° 828 de Novembre 2000, l'article "L'expérience de Franklin revisitée" par Monique Schwob.

6.1. Historique


Les marins savent depuis l'antiquité grecque, que de l'huile lâchée à la surface de la mer, s'étale sur une très grande surface.
Benjamin Franklin (1706 - 1790) fait l'expérience sur un étang. Une goutte d'huile d'olive s'étale sur prés de 100 m2.

6.2. Travail pratique

 

6.3. Exploitation

 

6.4. Visualisation d'une molécule d'acide oléique


Lancez le logiciel ChemSketch. S'il s'agit d'une version non enregistrée, regardez défiler la liste des logiciels proposés par ACD Labs, et de leurs possibilités.

Quand cela devient possible, cliquez sur Annuler.

Ouvrez le fichier MolChemsk ; il comporte une représentation en deux dimensions de la molécule d'acide oléique (c'est la plus grande).

Il vous reste à la visualiser en trois dimensions. Dans les menus déroulants, faites ACD/Labs | 3D Viewer.

La fenêtre 3D apparaît, vide. Repassez à ChemSketch, par un bouton en bas de votre écran, cliquez sur l'outil Lasso, et sélectionnez la molécule, en cliquant dessous. En bas de l'écran, cliquez sur Copy To 3D.

Différentes visualisations sont possibles, ainsi que des animations très belles.

Si votre molécule apparaît toute plate, faites 3D Optimization (icône en forme de molécule de méthane).

Vous pouvez ensuite mesurer la distance entre les centres de différents atomes.

Déduisez en la longueur de la molécule.

6.5. Travail de réflexion

 
  1. Pourquoi les marins jetaient ils de l'huile à la mer ?
  2. Que savez vous de Benjamin Franklin ?
  3. Pourquoi l'huile a t elle été diluée 1000 fois ?
  4. Comment prouver que le solvant s'est bien évaporé ?
  5. Il y a dans cet énoncé des hypothèses cachées, lesquelles ?


Télécharger le fichier de molécules, MolChemsk, auto extractible, qui donne le fichier molecules.sk2 à placer dans AcdFree \ template.

6.6. Détermination de la taille d'une molécule, détails expérimentaux


En collaboration avec Annie Thomas et Dalida Ouriachi Dewilde.
L'expérience est plus spectaculaire en employant l'essence de térébenthine comme solvant : On voit nettement des irisations interférentielles qui disparaissent au bout de quelques dizaines de secondes, preuve que la première épaisseur de la tache est de l'ordre du micron, puis que l'essence s'évapore. Par contre, les résultats numériques ne sont pas très bons, la tache fait 20 ou 14 cm de diamètre ; elle est donc trop mince (reste-t-il de la térébenthine, ou celle-ci modifie-t-elle la position des molécules d'huile ? ).
L'acétone conduit à une tache d'environ 13 cm de diamètre qui se réduit rapidement à 9 ou 10 cm. Attention à ne pas trop approcher la pipette de la surface de l'eau, car les vapeurs d'acétone chassent le talc.

6.7. Détermination de la taille d'une molécule, résultats expérimentaux


52 gouttes correspondent à 1 mL. Avec l'acétone, la tache fait environ 9,5 cm de diamètre, soit une épaisseur de 2,7 nm. ChemSketch, après optimisation 3D donne une longueur de 2,3 nm, pour la molécule d'acide oléique.

6.8. Détermination de la taille d'une molécule, réponses

 
  1. Jeter de l'huile à la mer permet de diminuer la violence des vagues.
  2. B. Franklin nait en 1706 à Boston. Il est l'inventeur du paratonnerre. En 1776, il préside la Convention Constitutionnelle de Philadelphie ; il est l'un des auteurs de la Déclaration d'Indépendance. En 1778, il arrive en France, en tant qu'ambassadeur de la République du Nouveau Monde. Il rentre aux États-Unis en 1785.
  3. La dilution est nécessaire si votre cristallisoir ne couvre pas 100 m2.
  4. Vous pouvez recommencer l'expérience dans un cristallisoir propre, en employant uniquement le solvant : Le talc s'écarte, puis le trou se referme. Si vous êtes très observateur, vous avez du voir des irisations de couleur, lorsque la goutte est tombée sur l'eau, irisations qui ont ensuite disparu. Ces irisations correspondent à une épaisseur de l'ordre de la longueur d'onde de la lumière visible, soit en gros 1 micron, ou 10-6 m. Leur disparition correspond à l'évaporation du solvant.
  5. Il est supposé que l'huile d'olive est constituée de molécules ayant toutes la même taille, et que ces molécules se "dressent" à la surface de l'eau.
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7. Tavail pratique, synthèse d'une espèce chimique

7.1. Liste du matériel nécessaire


Pour les groupes d'élèves :
Tubes à essai, bouchon et tube en verre servant de réfrigérant monté à reflux, pinces en bois, plaque chauffante électrique, casserole.
Au bureau :
Un ou deux flacons d'acide acétique pur, pentan-1-ol, un flacon compte gouttes pas trop plein d'acide sulfurique concentré.
Pour le professeur :
Chauffe ballon et réfrigérant monté à reflux, pierre ponce, alcool isoamylique,  2 pipettes jaugées, propipette, ampoule à décanter, eau salée.

7.2. Consignes de sécurité


Insister sur les dangers présentés par l'acide sulfurique concentré, l'acide acétique pur. Expliquer comment sentir un produit sans risques.

7.3. Résultats


Les élèves sythétisent un ester à odeur d'arlequin (n'étant pas friand de ce type de produit de synthèse, je ne peux en dire plus) ; le professeur obtient un ester à l'odeur de banane.

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8. Travaux pratiques de chromatographie


A vous de voir lequel vous convient, pour quel usage et pour quelle classe.

Nous avons retenu ici uniquement des chromatographies peu coûteuses, employant du papier Whatman (ou d'autre marque, ou même du papier filtre) et des réactifs peu toxiques (au regard des normes actuellement en vigueur). Les formules chimiques des espèces citées sont fournies sous forme d'un fichier qui peut être consulté, modifié et imprimé à l'aide du logiciel ChemSketch, disponible gratuitement sur Internet.

Certaines de ces chromatographies pourront donc être réalisées par les élèves, chez eux. Le papier Whatman peut être remplacé par du papier filtre (filtre à café... ). Le problème des solvants reste posé dans ce cas. Au lycée, veillez malgré tout à assurer une bonne ventilation de la salle.

La chromatographie permet de séparer les isomères Z et E.

8.1. Remerciements


Les idées de travaux pratiques qui suivent proviennent de discussions avec des collègues et des expériences réalisées lors d'un stage Mafpen organisé dans l'Académie de Besançon, par B. Texier et M.F. Maylié-Romestaing. Qu'ils soient ici remerciés pour leur recherches, leurs efforts pour faciliter l'enseignement et la pratique de la chromatographie (chromatographie sur papier, moins coûteuse, recherche de solvants non toxiques), leur travail et leur cordialité. Et aussi pour avoir su nous intéresser à la chromatographie, en nous initiant à ses bases scientifiques.
 

8.2. Matériel nécessaire


Papier à chromatographie Whatman (ou Arches... ) : grandes feuilles découpées (mettre des gants en latex pour ce faire), ou rouleau plus étroit mais de grande longueur (fournisseur : Jeulin). A la maison, papier filtre, filtre à café.
Flacons contenant les espèces chimiques à étudier ; les espèces de référence seront diluées de 20 à 100 fois (la nature du solvant est indiquée, mais pas fondamentale, puisque la tache de réactif est séchée avant la chromatographie). Petits béchers et pipettes Pasteur pour les prélèvements effectués par les élèves (à la maison, pots à yaourt, en verre). Papier collant double face pour fixer la feuille de papier Whatman au bouchon du flacon.
Eluant (voir sa description pour chaque travail pratique).

L'alcool éthanoïque peut être de l'alcool éthanoïque à 95%, dénaturé, employé pour l'entretien des surfaces (Brun SA, 68390 Sausheim). Il donne beaucoup moins mal à la tête que l'alcool à brûler, qui lui contient aussi du méthanol, toxique.

Pour chaque groupe de deux élèves :


L'éluant peut être récupéré après usage ; si plusieurs éluants sont employés dans la même séance, veillez à ne pas les mélanger.

Les micropipettes peuvent être lavées et récupérées.

8.3. Bibliographie


"144 manipulations de chimie générale et minérale"
Defranceschi chez Ellipses.

"Chimie organique expérimentale"
Chavanne, Beaudoin, Julien, Flammand chez Belin.

"Analyse chimique (méthodes et techniques instrumentames modernes)"
Rouessac chez Masson.

"Chimie des couleurs et des odeurs"
Capon, Courilleau-Haverlant, Valette chez Culture et techniques ; IUFM de Nantes.

"Physique-Chimie : Enseignement de spécialité"
Durandeau, Durupthy chez Hachette.

"Stage chromatographie"
Maylie-Romestaing, Texier, Lycée Condorcet, Belfort.

8.4. Quelques principes pour comprendre et pratiquer la chromatographie


La chromatographie est une méthode physique de séparation des substances à analyser, basée sur leur différence d'affinité pour deux phases, l'une fixe (ou stationnaire), l'autre mobile. Cette séparation permet de vérifier la pureté d'un corps, de repérer les constituants d'un mélange ou même de les séparer (chromatographie sur colonne).

La phase fixe est solide (silice ou alumine, remplissant une colonne, ou enduite en couche mince sur une plaque de verre, d'aluminium ou de matière plastique) ou liquide (eau adsorbée par les molécules de cellulose du papier Whatman, ou liée chimiquement à elles).

La phase mobile est un liquide, dans la chromatographie sur papier ; elle est alors appelée éluant.

Pour les plaques à chromatographie sur couche mince (CCM) portant un gel de silice ou de l'alumine, le principe physique mis en jeu est un phénomène d'adsorption.

Pour les chromatographies sur papier que nous avons retenues, le principe physique mis en jeu est un phénomène de partage entre l'éluant mobile et la phase stationnaire constituée par l'eau, adsorbée sur la cellulose du papier ou liée chimiquement à elle. La séparation est liée à des interactions de nature polaire, plus ou moins fortes. Les composés les plus solubles dans l'eau ou ceux qui conduisent à des liaisons hydrogène, sont les plus fortement retenus par l'eau de la phase fixe.

Il existe d'autres principes physiques, mis en jeu dans d'autres types de chromatographie.

8.4.1 Voici une liste de phases fixes adsorbantes, classées selon l'ordre croissant de leur force d'interaction avec des composés polaires :

  1. Papier, cellulose (sans eau ! ),
  2. Kieselguhr, terre de diatomées,
  3. amidon,
  4. sucres,
  5. talc,
  6. carbonate de sodium,
  7. oxyde de magnésium,
  8. gel de silice,
  9. alumine (calcinée et surtout pas hydratée),
  10. charbon activé.
8.4.2. Voici une liste de phases mobiles (éluants), classées par ordre de polarité croissante :
  1. Ether de pétrole,
  2. cyclohexane,
  3. tétrachlorométhane,
  4. trichloroéthène,
  5. toluène,
  6. benzène,
  7. dichlorométhane,
  8. éthoxyéthane,
  9. trichlorométhane,
  10. éthanoate d'éthyle,
  11. pyridine,
  12. propanone,
  13. propan-1-ol,
  14. éthanol,
  15. méthanol,
  16. eau,
  17. acide éthanoïque.
Attention ! Ceci n'est pas une liste d'éluants conseillés ! Le benzène par exemple est interdit en lycée, à cause de son rôle cancérigène.

L'astuce de nos collègues Maylie-Romestaing et Texier, du lycée Condorcet de Belfort, est justement d'employer ce tableau, pour remplacer un éluant toxique, conseillé dans un ouvrage non destiné à l'enseignement secondaire, par un mélange d'éluants présentant moins de dangers, encadrant celui-ci dans le tableau.
Par exemple, vous voyez que le benzène peut être remplacé par un mélange de cyclohexane et d'éthanol ; de même pour le dichlorométhane, avec des proportions différentes. Ces proportions sont trouvées par tâtonnement, selon la méthode indiquée plus loin.

Rappelons que l'alcool éthanoïque peut être de l'alcool éthanoïque à 95%, dénaturé, employé pour l'entretien des surfaces (Brun SA, 68390 Sausheim). Il donne beaucoup moins mal à la tête que l'alcool à brûler, qui lui contient aussi du méthanol, toxique.

8.4.3. Voici enfin une liste des fonctions organiques, classées par ordre de polarité croissante :

  1. R-H
  2. R-X
  3. RNO2
  4. ROR, RCOOR, RCOR, RCHO
  5. RCONHR
  6. RNH2
  7. R2NH
  8. R3N
  9. ROH
  10. H2O
  11. ArOH
  12. RCOOH
8.4.4. Recherche de l'éluant convenant le mieux

Le plus simple et rapide est, après avoir appliqué le raisonnement précédent, permettant de trouver quel mélange convient pour remplacer un éluant toxique, de déposer les substances à analyser en plusieurs points de la plaque à chromatographie, à sécher, puis à déposer à la micropipette, un solvant différent sur chaque tache. Lorsque la migration est terminée, le mélange de solvants convenant le mieux est celui qui a entraîné la substance à étudier sur la moitié de la distance qu'il a parcourue (cas d'un corps pur), ou celui qui a le mieux séparé un mélange à analyser.

Cette méthode conduit à un gain de temps et de réactifs.

8.4.5. Comment déposer l'échantillon à analyser
 

S'il sagit d'un corps pur de référence, celui-ci est dilué de 20 à 100 fois. S'il s'agit d'un mélange à analyser, il devra être au contraire, généralement, concentré (chauffage sous la hotte, après avoir vérifié que c'est bien le solvant qui a la température d'ébullition la plus basse).
Le diamètre de la tache déposée doit être faible, inférieur à 3 mm. Si la quantité déposée est insuffisante, il faut effectuer plusieurs dépôts successifs, en séchant rapidement entre chaque application, à l'aide d'un sèche-cheveux.

Pour une chromatographie sur papier, choisissez une hauteur de feuille convenable (elle dépend de la hauteur de votre cuve à chromatographie pot de confiture) ; tracez au crayon un trait à 1,5 cm du bas de la feuille et placez des points au crayon ; laissez au moins 1 cm entre le bord de la feuille et le premier et le dernier points, sinon des phénomènes indésirables vont se produire ; tracez un trait à 1 cm du haut de la feuille ; il servira de guide pour plier celle-ci à angle droit, afin de la coller au couvercle.

8.4.6. Comment développer la plaque

Introduisez l'éluant dans la cuve et bouchez-la. En aucun cas le niveau de l'éluant ne doit atteindre les dépots d'échantillons à analyser. Placez la feuille à chromatographie (elle ne doit pas toucher la cuve, pour éviter des effets de capillarité indésirables), bouchez le flacon et ne déplacez pas la cuve.
Il serait préférable de saturer en solvant l'atmosphère de la cuve, au préalable, mais nous ne le ferons pas.
Lorsque le front du solvant arrive à 1 cm du haut de la feuille, retirez-la de la cuve, marquez au crayon le niveau atteint par le solvant et séchez la feuille au sèche-cheveux.

Le rapport frontal (retarding factor en anglais) est égal au quotient de la distance parcourue par le composé considéré (la mesure se fait au centre de la tache), par la distance emplacement initial des dépots d'échantillons à analyser, front du solvant. Il dépend du support, de l'éluant (et donc des proportions d'un mélange éventuel), du composé considéré et de la température.

Il est prudent d'entourer les taches observées à l'aide d'un crayon, car il arrive qu'elles s'effacent.

8.5. Chromatographie d'encres


Matériel nécessaire, en plus de celui évoqué plus haut :
Encres de différentes couleurs, ou feutres de couleur, eau.

Ce travail pratique est très intéressant pour des élèves de seconde ; il présente cependant un inconvénient évoqué plus loin.

La méthode employée a été décrite plus haut. Effectuez différents dépots d'encre pour stylo, ou plus simple de feutres de couleur. Développez en employant de l'eau pour éluant.

Malheureusement, la composition des encres est inconnue. Notre collègue Texier s'est adressé à la firme Waterman qui lui a indiqué que la composition de ses encres était secrète. Il n'est pas possible de comparer les encres à des produits purs de référence. Par contre, il est possible de découvrir que certaines couleurs différentes contiennent les mêmes espèces chimiques. La couleur noire est un mélange complexe.

L'auteur de ce site (c'est à dire moi-même ! ) a essayé d'analyser de la peinture pour aquarelle et de la peinture à l'huile, avec pour éluant de l'eau, de l'acétone, de l'alcool à brûler et de l'essence de térébenthine, sans succès. Ces peintures semblent contenir des pigments et non des colorants, additionnés de produits qui les fixent fortement au support papier.

8.6. Chromatographie d'un sirop de menthe


8.6.1. Matériel nécessaire, en plus de celui évoqué plus haut :

Sirop de menthe, tartrazine (E 102) (concentration 2 g L-1), bleu patenté V (E 131) (concentration 2 g L-1), acide éthanoïque pur (dans un petit flacon compte gouttes), solution d'ammoniaque à 0,1 mol L-1, 2 bécher de 100 mL, laine blanche, plaque électrique ou bec Bunsen, agitateur en verre, hotte aspirante.

Pour la chromatographie sur papier, il faut absolument retirer le sucre du sirop (ou en extraire les colorants), sinon les deux colorants, jaune et bleu donnant la couleur verte (synthèse soustractive puisqu'ils sont transparents) ne seront pas séparés.

8.6.2. Extraction des colorants du sirop

Elle se fait à l'aide de laine, non colorée évidemment. Dans un bécher de 100 mL, placez 80 cm de laine blanche en plusieurs morceaux, environ 40 mL de sirop de menthe, 4 gouttes d'acide éthanoïque pur (compte tenu du caractère dangereux de celui-ci, il sera prudent de porter des lunettes de sécurité, et de fournir l'acide dans un petit flacon en matière plastique, à moitié plein seulement).
Portez le mélange à ébullition douce pendant 10 minutes.
Puis retirez la laine, à l'aide d'un agitateur, et rincez-la soigneusement à l'eau.
Placez la laine dans un bécher contenant environ 15 mL d'une solution d'ammoniaque à 0,1 mol L-1 et portez à ébullition douce.
Retirez la laine et concentrez la solution sous la hotte, par ébullition.

8.6.3. Développement

Sur la feuille (voyez plus haut les détails expérimentaux), portez 3 points sur lesquels vous effectuerez 2 dépots successifs de :

L'éluant est un mélange de 1/6 d'éthanol (dénaturé à 95°) et de 5/6 d'une solution dans l'eau de chlorure de sodium de concentration 1 mol L-1.

Vous constatez que le bleu patenté monte plus haut que la tartrazine. Or la tartrazine est plus polaire que le bleu patenté : Le papier imbibé d'eau devient très polaire et retient plus la tartrazine.

C'est le contraire qui se passe sur plaque CCM : Le solvant est polaire (mélange eau plus alcool) et entraîne plus la tartrazine.
 

8.6.4. Formules chimiques de la tartrazine (E 102) et du bleu patenté V (E 131)

8.7. Chromatographie de l'aspartame

8.7.1. Présentation


L'aspartame est un édulcorant de synthèse. Il est relativement instable en solution aqueuse et se décompose en donnant de l'aspartylphénylalanine et de la dicétopipérazine, puis de l'acide aspartique et de la phénylalanine et des produits secondaires dont le méthanol, toxique. Voir les formules chimiques.

8.7.2. Hydrolyse


Dans un ballon de 250 mL, placez 3 ou 4 comprimés contenant de l'aspartame, 20 mL d'acide chlorhydrique de concentration 1 mol L -1 et chauffez à reflux pendant 40 minutes. Refroidissez sous un courant d'eau froide puis neutralisez par du carbonate de sodium en poudre, jusqu'à ce que le dégagement gazeux cesse (pH final aux alentours de 7).

8.7.3. Chromatographie


L'éluant est un mélange de butan-1-ol, d'acide éthanoïque et d'eau dans les proportions 60, 20 et 20 %. La feuille de papier Whatman sera assez large (environ 19 cm) ; pour être placée dans la cuve à chromatographie, elle sera roulée en un cylindre maintenu par une ou deux agraphes ne plongeant pas dans l'éluant. La manipulation doit se faire avec des gants, car il s'agit de révéler les acides aminés présents. Prévoyez une agrapheuse de qualité, car il est agaçant de se battre avec un cylindre de papier qui ne demande qu'à se dérouler et une agrapheuse bloquée.

L'aspartame acheté contient (c'est inscrit sur la boîte) de la leucine et de la glycine. D'où le dépot de 6 taches :

L'élution demande 1 heure 20 minutes environ. Séchez la feuille.
La révélation se fait à l'aide d'une solution à 2 % de ninhydrine dans l'acétone. Ne vaporisez-pas cette solution, toxique, mais étalez-la sur la feuille, à l'aide d'un pinceau large et de gants.
Pour faire apparaître les taches colorées, chauffez la feuille dans une étuve, ou au sèche-cheveux, à environ 90 ° C.

8.7.4. Observations


Cet édulcorant (mélange d'aspartame et d'acides aminés) contient

Chromatographie de verveine, sur papier
 

Remarquez les taces des protéines laissées par le contact des doigts de l'expérimentateur, en haut, à droite. L'indication verveine a été portée par erreur !

8.9. Chromatographie des pigments contenus dans des feuilles


Hachez et mixez des feuilles (contrairement à ce qu'on pourrait croire, des épinards surgelés ne donnent pas d'excellents résultats). Introduisez le broyat dans de l'acétone. Laissez macérer quelques minutes, broyez, filtrez. Sur la feuille de papier à chromatographie, faites deux dépots, séchez.

L'éluant est un mélange d'acétone, de toluène et d'éther de pétrole dans les proportions 10, 5 et 85 %.

Vous observez 4 taches, du haut vers le bas :

L'éluant est peu polaire. Si les feuilles avaient été broyées dans le cyclohexane, au lieu de l'acétone, l'ordre des taches aurait été inversé.

Voir les formules chimiques.

8.10. Chromatographie du paprika

8.10.1. Extraction des colorants


Dans un ballon de 100 mL, placez :

Chauffez à reflux pendant 30 minutes, filtrez. Concentrez énormément l'extrait de paprika, à l'aide d'un agitateur chauffant, sous la hotte.

8.10.2. Chromatographie


Effectuez 3 dépots de l'extrait, éluez à l'aide d'un mélange éthanoate d'éthyle, cyclohexane à 50, 50 %.

8.10.3. Observations


Vous obtenez 3 taches, avec, du haut vers le bas :


Voir les formules chimiques.
 

Le stage animé par les collègues B. Texier et M.F. Maylié-Romestaing comportait beaucoup d'autres expériences, chromatographie CCM, colonne à chromatographie, révélation aux UV, au permanganate de potassium, à la DNPH. Je vous recommande de vous y inscrire !

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