Chromatographie sur colonne d'un sirop de menthe

|1ière S |THEME : OBSERVER |
|TP |Chapitre 5 : La chimie des couleurs | Chromatographie sur colonne d'un sirop de menthe
La situation
Pour préparer un gâteau un cuisinier a besoin d'un colorant alimentaire
jaune de tartrazine (E102). Or dans sa réserve il ne lui en reste plus.
Cependant son assistant chimiste le rassure et lui dit qu'il peut obtenir
ce colorant à partir de sirop de menthe. Comment identifier et recueillir les colorants à partir de sirop de
menthe ? La démarche Le sirop de menthe est un mélange de sirop de glucose, de sirop de
fructose, de sirop de saccharose, d'eau, d'arôme naturel de menthe et de
colorants. Vous devez d'abord extraire les colorants du sirop de menthe à cause du
sucre qui va gêner dans vos expériences. On procède alors en deux étapes : 1) La fixation se fait en milieu acide
Dans un bécher verser le sirop et ajouter sous la hotte, de l'acide
éthanoïque concentrée à 2 mol/L. Ajouter les brins de laine et
faire bouillir 5 minutes. Sortir la laine du bécher à l'aide de
pinces métalliques et rincer à l'eau.
2) L'extraction se fait en milieu basique Il faut faire dégorger les colorants qui se sont fixés sur la laine.
Placer les brins de laine dans un bécher contenant une solution
basique d'ammoniaque à 0,1 mol/L. Retirer la laine.
? Quel est l'aspect de la laine après chaque étape ? Quel est le rôle de l'acide ? quel est le rôle du rinçage ? quel est le
rôle de l'ammoniaque ?
? Identification des colorants du sirop de menthe : Vous disposez :
- de quatre colorants alimentaire : le rouge de cochenille, le bleu de
patenté, le jaune de tartrazine et le jaune-orangé
- du colorant vert extrait du sirop de menthe
- d'un spectrophotomètre
En tenant compte du matériel à votre disposition, indiquer un protocole
expérimental permettant d'identifier le ou les colorants présents dans le
sirop de menthe.
Réaliser votre expérience et conclure en faisant apparaitre vos résultats. ? Séparation des colorants du sirop de menthe :
Schématiser la colonne en cours d'élution et classer les fractions colorées
suivant leur aptitude à se lier avec l'eau d'une part et avec le gel de
silice d'autre part. Expliquer le déroulement d'une chromatographie sur colonne à l'aide des
mots suivants :
phase fixe - phase mobile - adsorbant (substance qui retient) - éluant -
constituants d'un mélange à analyser - affinité - séparer - recueillir
? Proposer et réaliser une autre expérience permettant de vérifier que les
colorants recueillis sont bien identiques aux colorant alimentaires trouvés
précédemment.
Document annexe : Réaliser une chromatographie sur colonne
1) Préparation de la colonne : On utilisera une pipette pasteur en guise de colonne de chromatographie. Maintenir la colonne verticale à l'aide du dispositif disponible. La colonne contient un morceau de coton dans l'étranglement et du gel de
silice par dessus. Ajouter, avec un compte-goutte, le premier éluant pour mouiller le gel de
silice. Avec le pipeteur « pousser » lentement sur le piston pour imprégner
tout le gel de silice de l'éluant. Ajouter de l'éluant si besoin, et
continuer à pousser jusqu'à obtenir un écoulement goutte à goutte à la base
de la colonne. La colonne est prête quand le niveau de l'éluant arrive à la
limite supérieure du gel de silice. 2) Dépôt de l'échantillon (phase délicate) Déposer très doucement avec une pipette pasteur 3 gouttes du produit à
analyser au sommet de la colonne (sans toucher les parois du tube). Pousser lentement avec le pipeteur pour imprégner le produit à analyser
dans le gel de silice.
3) Elution Ajouter régulièrement de l'éluant et pousser avec le pipeteur. Continuer
ainsi jusqu'à recueillir le premier composant du produit à analyser dans un
petit bécher. Ajouter progressivement le deuxième éluant en haut de la colonne et pousser
avec le pipeteur. Continuer ainsi jusqu'à recueillir le second composant
dans un autre petit bécher.
Document annexe : Réaliser une chromatographie sur colonne
1) Préparation de la colonne : On utilisera une pipette pasteur en guise de colonne de chromatographie. Maintenir la colonne verticale à l'aide du dispositif disponible. La colonne contient un morceau de coton dans l'étranglement et du gel de
silice par dessus. Ajouter, avec un compte-goutte, le premier éluant pour mouiller le gel de
silice. Avec le pipeteur « pousser » lentement sur le piston pour imprégner
tout le gel de silice de l'éluant. Ajouter de l'éluant si besoin, et
continuer à pousser jusqu'à obtenir un écoulement goutte à goutte à la base
de la colonne. La colonne est prête quand le niveau de l'éluant arrive à la
limite supérieure du gel de silice. 2) Dépôt de l'échantillon (phase délicate) Déposer très doucement avec une pipette pasteur 3 gouttes du produit à
analyser au sommet de la colonne (sans toucher les parois du tube). Pousser lentement avec le pipeteur pour imprégner le produit à analyser
dans le gel de silice.
3) Elution Ajouter régulièrement de l'éluant et pousser avec le pipeteur. Continuer
ainsi jusqu'à recueillir le premier composant du produit à analyser dans un
petit bécher. Ajouter progressivement le deuxième éluant en haut de la colonne et pousser
avec le pipeteur. Continuer ainsi jusqu'à recueillir le second composant
dans un autre petit bécher.
|1ière S |THEME : OBSERVER |
|TP |Chapitre 5 : La chimie des couleurs | Chromatographie sur colonne d'un sirop de menthe Compétences attendues : - Pratiquer une démarche expérimentale mettant
en
?uvre une extraction et une chromatographie. Dans une chromatographie, la différence d'affinité de chaque constituant du
mélange pour la phase fixe : l'adsorbant et pour la phase mobile : l'éluant
confère une vitesse de migration propre à chacun ; ceci permet donc de les
séparer. Dans une chromatographie sur colonne on peut recueillir les constituants
séparément en bas de la colonne :
Dans le sirop de menthe, le colorant jaune est recueilli en premier : il
est plus entraîné par l'eau et moins adsorbé par le gel de silice que le
colorant cyan. TP 1ière S |Paillasse élève |Paillasse prof |
|1 cuve à chromatographie + couvercle |sirop de menthe |
|1 couche de silice |colorants bleu (E131), jaune (E102), rouge|
|1 sèche cheveux |de cochenille, azorubine et bleu brillant |
|3 petits béchers |acide acétique à 2 mol/L |
|1 pipette en plastique |éthanol |
|Colonne de gel de silice + potence |éluant (mélange d'eau salée 70% + éthanol |
|Propipette verte |30%) |
|Solution d'ammoniaque à 0,1 mol/L |alcali |
| |cure-dents |
| |4 grands béchers |
| |Pince métallique |
| |brins de laine |
| |couches de silice |
| |Hotte + bec bunsen + allumettes |
| |Spectrophotomètre + EXAO + ordinateur |
| |portable | La situation
Le sirop de menthe est un mélange de sirop de glucose, de sirop de
fructose, de sirop de saccharose, d'eau, d'arôme naturel de menthe et de
colorants. Vous disposez des différents colorants alimentaires :
- le rouge de cochenille
- le bleu de patenté
- le jaune de quinoléine
- le jaune de tartrazine
Quelles sont, parmi les colorants précédents, ceux présents dans un sirop
de menthe ?
La démarche Il s'agit de séparer et recueillir les colorants alimentaires présents dans
un sirop de menthe puis les identifier par spectrophotométrie.
Comme le sucre gêne la chromatographie, vous devez d'abord extraire les
colorants du sirop de menthe
On procède alors en deux étapes : 1) La fixation se fait en milieu acide
Dans un bécher verser le sirop et ajouter sous la hotte, de l'acide
éthanoïque concentrée à 2 mol/L. Ajouter les brins de laine et
faire bouillir 5 minutes. Sortir la laine du bécher à l'aide de
pinces métalliques et rincer à l'eau.
2) L'extraction se fait en milieu basique Il faut faire dégorger les colorants qui se sont fixés sur la laine.
Placer les brins de laine dans un bécher contenant une solution
basique d'ammoniaque à 0,1 mol/L. Retirer la laine. ? Quel est l'aspect de la laine après chaque étape ? Quel est le rôle de l'acide ? quel est le rôle du rinçage ? quel est le
rôle de l'ammoniaque ? ? Schématiser la colonne en cours d'élution et classer les fractions
colorées suivant leur aptitude à se lier avec l'eau d'une part et avec le
gel de silice d'autre part.
? Expliquer le déroulement d'une chromatographie sur colonne à l'aide des
mots suivants :
phase fixe - phase mobile - adsorbant (substance qui retient) - éluant -
constituants d'un mélange à analyser - affinité - séparer - recue