Matériel et Produits :  élèves :   - papier pour chromatographie – bécher – verre de montre – pince à épiler. - Colorants : bleu patenté (E 131), jaune (E102), vert. - Éthanol, solution aqueuse de chlorure de sodium (40 g /L)  prof : - eugénol, essence de clou de girofle, mélange toluène / éthanol à 95 ° (94 / 6), lampe U.V. - Acétate de linalyle, linalol, dichlorométhane, essence de lavande.

I-  Principe de la chromatographie.

-  La chromatographie permet de séparer les espèces chimiques présentes dans un mélange homogène. 

-  Elle est basée sur la différence de solubilité d’une substance dans deux phases non miscibles :

-  la phase stationnaire (ou fixe) et la phase mobile. 

Au Lycée, on utilise la chromatographie sur couche mince : C.C.M.

 1)- La phase stationnaire.

- Dans la chromatographie sur papier, la phase fixe est constituée par de la cellulose ou par une fine couche de silice hydratée. 

- Ce « papier » sert de support à la phase mobile.  

2)- La phase mobile ou éluant.

- C’est un solvant dans lequel les constituants du mélange sont plus ou moins solubles. 

- L’éluant migre le long de la phase fixe par capillarité en entraînant plus ou moins fortement les constituants d’un mélange à analyser. 

- C’est le phénomène d’élution.

- Remarque :

-  L’éluant ne doit pas réagir avec les constituants à analyser. 

- Il est choisi en fonction de son attitude à dissoudre différemment les constituants du mélange à analyser.

3)- Vitesse de déplacement ou rapport frontal R _f.

- La séparation des composants, entraînés par la phase mobile résulte de leur différence de solubilité entre les deux phases. 

- Les composés dissous déposés se fixent sur la phase fixe pour s’en arracher et monter avec la phase mobile. 

- Chaque constituant du mélange se déplace avec sa propre vitesse derrière le front du solvant. 

- Une fois la migration terminée, on détermine pour chaque constituant, la vitesse de déplacement  ou le rapport frontal R _f.  

II- Technique de la chromatographie sur couche mince (C.C.M).

1)- Introduction.

-  La phase fixe :

-  On travaille avec plus de finesse en utilisant une phase fixe élaborée : 

-  Il s’agit d’un absorbant en poudre (alumine, silice, …) déposé dans un gel en couche fine sur un support (plaque d’aluminium, verre, film plastique, …).

-  La phase mobile :

-  C’est toujours un éluant liquide choisi en fonction de l’absorbant et des composés à séparer.

2)- Mode opératoire :

a)-  La plaque pour chromatographie :

-  Pendre une plaque pour chromatographie 5 cm x 3 cm (environ). Ne pas toucher avec les doigts.

- Tracer délicatement au crayon de papier un trait léger à 1 cm du bas de la feuille.

- Déposer les gouttes de substance à analyser sur le trait à l’aide de piques en bois. 

- Chaque dépôt doit être espacé d’un cm au moins.

- Repérer en haut de la feuille la position et la nature des différents dépôts.

b)-  L’éluant :

- Il est placé dans un bécher de 100 mL.

- La hauteur de l’éluant dans le bécher doit être faible afin de ne pas immerger les différents dépôts.

- Couvrir le bécher d’un verre de montre afin de saturer l’intérieur du bécher en vapeur d’éluant.

c)- Réalisation de la chromatographie :

- On place la plaque côté trait de crayon vers le bas dans le bécher et on recouvre du verre de montre.

- Laisser monter l’éluant jusqu’à 1 cm du haut de la plaque environ.

- Sortir la plaque délicatement et la laisser sécher.

d)- Révélation :

- Elle peut se faire à la lumière naturelle ou sous éclairage U.V.

Tracé

Dépôts

III- Chromatographie des colorants.

1)- Préparation de l’éluant.

Prendre un bécher de 100 mL et verser 1 mL d’éthanol et 5 mL d’une solution aqueuse de chlorure de sodium à 40 g / L. 

- Couvrir le bécher avec le verre de montre.

2)- Préparation du support.

Prendre une plaque pour chromatographie de 5 cm x 3 cm.

- Tracer  délicatement un trait léger au crayon de papier à 1 cm du bas de la feuille.

- Repérer trois points équidistants sur ce trait.

- Déposer à l’aide d’une pique en bois, une petite goutte de colorant jaune J, une petite goutte de colorant bleu B et une petite goutte de colorant vert V.

- Noter en haut de la feuille la position et la nature des différents dépôts.

-  Les différentes étapes de la manipulation :

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3)- La révélation.

- La hauteur de l’éluant dans le bécher doit être faible afin de ne pas immerger les différents dépôts.

4)- Exploitation.

Repérer avec un crayon de papier la position finale de l’éluant.

Observations. remarques. Conclusions.

Calculer le rapport frontal R_f pour chaque constituant.

animation :

-  Première photo :

-  Deuxième photo :

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-  Dans le cas présent, le front de l'éluant monte le long du papier, mais n'a pas encore atteint les différentes taches.

-  Troisième photo :

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-  Le frond de l'éluant à atteint les différentes taches.

-  L' éluant entraîne le déplacement des différentes taches à des vitesses dirréentes.

-  On remarque que la tache jaune se déplace plus vite que la tache bleue.

-  D'autre part, on remarque que la tache verte, on une tache une tache bleue et une tache verte.

-  Quatrième photo :

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IV- Caractérisation d’un produit par chromatographie.

 L’objectif est de déterminer les substances contenues dans l’essence de lavande obtenue lors du TP chimie N° 2.

1)- Préparation de l’éluant.

- C’est un mélange de toluène et d’éthanol à 95 ° dans les proportions volumiques 94 / 6.

2)- Préparation du support.

Prendre une plaque pour chromatographie de 5 cm x 3 cm.

- Tracer  délicatement un trait léger au crayon de papier à 1 cm du bas de la feuille.

- Repérer trois points équidistants sur ce trait.

- Déposer à l’aide d’une pique en bois, une petite goutte d’essence de lavande E, une petite goutte de linalol L, une petite goutte d’acétate de linalyle A.

- Noter en haut de la feuille la position et la nature des différents dépôts.

3)- La révélation.

Placer la plaque dans le bécher et recouvrir du verre de montre.

- Laisser évoluer l’ensemble jusqu’à ce que l’éluant arrive à 1 cm du haut de la plaque environ.

- Sortir la plaque et laisser sécher.

- Placer la plaque sous une lampe U.V et entourer avec un crayon de papier les différentes taches obtenues.

4)- Conclusion.

De quelle(s) espèce(s) chimique(s) est constituée l’essence de lavande ?

Calculer le rapport frontal R_f pour chaque constituant.

V- Conclusion.

Qu’est-ce que la chromatographie ? à quoi sert-elle ?

-La chromatographie est aussi une technique d’analyse. - Elle permet d’identifier les espèces chimiques présentes dans un mélange. -Des espèces chimiques identiques migrent à des hauteurs identiques sur une même plaque de chromatographie.