identification des especes chimiques par chromatographie

Travaux Pratique CHIMIE n°4
IDENTIFICATION DES ESPECES CHIMIQUES PAR CHROMATOGRAPHIE | |
|La rédaction du TP se fera entièrement sur feuilles annexes |
|Attention à la clarté de votre document et au soin apporté aux schémas. |
| |
|Les schémas seront obligatoirement faits à la règle et seront légendés |
|Sera attaché une grande importance à la rédaction de vos observations, de vos |
|interprétations et de vos conclusions. | INTRODUCTION : La chromatographie a été découverte de manière fortuite par un botaniste
russe Mikhail Tswett., alors qu'il travaillait sur des pigments végétaux
colorés.
[pic]
En 1906, Tswett observe la séparation des pigments colorés
(chlorophylles...) de feuilles d'épinard qu'il filtrait à l'aide d'une
colonne remplie de carbonate de calcium en utilisant de l'éther de pétrole
comme solvant d'extraction.
[pic]
Dans ces conditions, en effet, des zones colorées vertes et jaunes se
forment. Tswett constatait : "Tout comme les rayons lumineux d'un spectre,
les différentes composantes d'un mélange de colorants se déploient sur la
colonne de carbonate de calcium selon une loi et peuvent être analysées
qualitativement et quantitativement".
Il faut savoir que le mot « chromatographie » vient du grec « Khroma »
qui signifie couleur et de « graphe » pour la représentation « écrite ».
[pic]
La chromatographie est restée inexploitée jusqu'en 1931, date à laquelle
R. Kuhn, A.Winterstein et E. Lederer (chimiste français) la réutilisent
avec succès.
|Depuis, la technique n'a cessé d'évoluer et la chromatographie est devenue un |
|outil de séparation et d'identification très employé dans les laboratoires de |
|recherches ou d'analyses. |
OBJECTIFS : L'objectif de la première activité est de séparer par chromatographie sur
feuille de papier Whatman les colorants contenus dans diverses encres de
feutres.
La seconde activité a pour but de vérifier la présence de vanilline
extraite du sucre vanillé (réalisée lors du TP 3 de chimie), puis
d'identifier ce composé dans un arôme de vanille destiné à la pâtisserie.
On utilisera la chromatographie sur couche mince (CCM).
Liste du matériel : Sur la paillasse enseignant, on trouve :
- éluant 1 : eau salée +éthanol
- éluant 2 : dichlorométhane + éthanol
- lampe UV
- feutres colorés
- vanilline pure dans dichlorométhane
- éthylvanilline pure dans dichlorométhane
- arôme de vanille (en gousse ou liquide) de pâtisserie dans
dichlorométhane
- agrafeuse et sèche cheveux
Sur votre paillasse, vous trouvez :
- 2 cuves à chromatographie
- feuille 13 x 8 cm de papier whatman
- plaque de chromatographie sur couche mince (silice) : CCM
- piques bois
I - Chromatographie sur papier d'encres de feutres colorés 1. - manipulation : |Placer l'éluant n°1 dans la cuve de chromatographie. Bien refermer la cuve |
|et attendre environ ¼ heure. |
|Préparer la feuille de papier Whatman (phase stationnaire) : tracer au |
|crayon à papier la ligne de dépôt à 1,5 cm du bord inférieur ; en |
|commençant à 3 cm du bord, faire 8 croix espacées d'environ 1 cm et noter |
|les différents dépôts prévus : J pour le jaune, R pour le rouge, B pour |
|bleue, V pour vert, M pour marron, N pour noir, O pour orange, et une autre|
|couleur de votre choix. |
|Déposer sur chaque croix, une goutte d'encre (1 mm de diamètre) à l'aide |
|des feutres proposés. |
|Fermer le papier en cylindre et l'introduire dans la cuve, en évitant de |
|faire des «vagues » |
|...La partie inférieure du papier doit tremper dans la cuve, mais les |
|dépôts doivent être au-dessus de l'éluant . |
|Fermer la cuve. Laisser évoluer et commencer le compte-rendu tout en |
|surveillant l'élution. |
|Lorsque le solvant est arrivé à environ 2 cm du bord supérieur, sortir le |
|papier et noter le front du solvant. |
|Sécher et observer les taches. |
2. - Compte-rendu : pour vous aider prenez votre livre page 30 et 31 | |
a. Faire le schéma annoté du montage.
b. Pourquoi faut-il préparer le solvant et fermer la cuve avant la
chromatographie ?
c. Les taches d'encres ne migrent pas toutes de la même façon :
pourquoi?
d. Indiquer le nombre et la couleur des constituants mis en évidence dans
l'encre du feutre noir. Lequel de ces constituants est le plus soluble
dans l'éluant ?
e. Dans quels autres feutres retrouve-t-on les constituants du feutre
marron?
II - Chromatographie sur papier d'encres de feutres colorés 2.1- manipulation :
[pic]
> Placer l'éluant n°2 dans la cuve de chromatographie. Bien refermer la
cuve et attendre environ ¼ heure.
> Préparer la plaque de chromatographie sur couche mince : tracer au
crayon à papier la ligne de dépôt à 1,5 cm du bord inférieur ; en
commençant à 0.5 cm du bord, faire 4 croix espacées d'environ 5 mm et
noter les différents dépôts prévus : V pour vanilline pure, E pour
éthylvanilline pure, S pour sucre vanillé, A pour arôme de vanille
pour pâtisserie.
> Déposer sur chaque croix, un dépôt de produit à l'aide d'un pique à
bois (un par produit). Il est conseillé de couper légèrement
l'extrémité des piques.
> Introduire la plaque dans la cuve, en évitant de faire des «vagues ».
> Fermer la cuve. Laisser l'élution se faire
> Lorsque le solvant est arrivé à environ 2 cm du bord supérieur, sortir
la plaque et noter le front du solvant.
> Sécher et observer.
> Révéler la plaque à l'aide de la lampe à ultra-violet.
2.2- Compte-rendu : pour vous aider prenez votre livre page 30 et 31 | |
a. Faire le schéma annoté du montage.
b. Pourquoi est-il nécessaire de révéler la plaque ?
c. Coller votre plaque sur votre compte rendu et mesurer H, distance
parcourue par l'éluant, puis h, distance parcourue par la vanilline
pure.
d. Calculer le rapport frontal Rf de la vanilline.
e. L'extrait de sucre vanillé contient-il comme prévu de la vanilline.
f. Entre la vanilline et l'éthylvanilline, quel est l'arôme le plus
soluble dans l'éluant. Justifier votre réponse.
DOCUMENTS D'AIDE
[pic]
La chromatographie (TP)
Définition
La chromatographie est une technique qui permet de séparer et d'identifier
les différents constituants d'un mélange.
Principe de la chromatographie sur couche mince (C.C.M.)
La chromatographie fait intervenir deux phases :
( la phase mobile, constituée d'un solvant appelé éluant.
( la phase fixe, papier filtre ou gel de silice sur une plaque en
aluminium.
Mise en ?uvre :
( On dépose le mélange à analyser sur la phase fixe, à 1,5 cm du bas.
( On place la plaque de chromatographie dans une cuve contenant l'éluant.
Les constituants du mélange sont entraînés par l'éluant qui migre sur la
phase fixe par capillarité (comme dans un buvard).
La séparation du mélange s'effectue lors de la migration de la phase
mobile. Elle s'explique par un double phénomène :
les constituants du mélange ont des solubilités différentes dans
l'éluant ;
les constituants du mélange sont entraînés par l'éluant à des
vitesses différentes.
Ainsi, les constituants du mélange sont séparés et ils peuvent être
identifiés en comparant leur déplacement à ceux de composés purs connus.
Chaque tache correspond à la présence d'un composé chimique.
Sa position sur la plaque est caractéristique de la substance pour une
chromatographie donnée.
Révélation
Si les composants ne sont pas colorés, il faut faire apparaître les taches
qui leur correspondent.
Cela peut se faire de deux manières :
à la lampe U.V.
à l'aide réactifs chimiques (vapeur de diiode, solution de
permanganate de potassium...).
On entoure ensuite au crayon les taches qui apparaissent : c'est le
chromatogramme.
Rapport frontal. Identification
( Le rapport frontal [pic] caractérise l'espèce chimique présente dans une
tache.
Le rapport frontal est définit par : [pic]
avec : H la hauteur parcourue par l'éluant.
h la hauteur atteinte par chaque tache en prenant le milieu de la
tache.
( Identification des espèces chimiques :
Le chromatogramme comporte autant de tache que l'échantillon analysé
contient d'espèces chimiques différentes.
Pour une plaque et un éluant déterminé, le rapport frontal [pic] ne dépend
que de la nature du corps présent.
Des corps qui présentent le même rapport frontal sur la même plaque sont
identiques.
APPLICATIONS Exercice 1
Les sirops de fruits et les sodas contiennent souvent des colorants.
On dispose de trois sirops : deux de grenadine, [pic] et [pic] et un
d'orange, O.
Tous contiennent des colorants.
[pic] contient du jaune orangé S (code E 110) et de l'azorubine rouge
(code E 122).
[pic] contient de l'azorubine rouge et du roug