🔍 Mise en situation

🎯 Objectif : identifier deux colorants inconnus dans un mélange par CCM

Le laboratoire de contrôle qualité d'une biscuiterie a reçu plusieurs échantillons colorés (sirops, nappages, confiseries...). Le fournisseur affirme que chaque couleur provient d'un mélange de deux colorants alimentaires parmi ceux couramment utilisés dans l'agroalimentaire — mais les étiquettes ont été effacées : on sait seulement qu'il s'agit, à chaque fois, d'un mélange de deux colorants.

Ta mission : pour l'échantillon que tu choisis d'analyser, identifier avec certitude les deux colorants exacts qu'il contient, parmi cinq colorants de référence disponibles au laboratoire, en réalisant une chromatographie sur couche mince (CCM).

💡 Rappel : dans un mélange, chaque colorant migre sur la plaque à une vitesse qui lui est propre, indépendamment des autres — c'est ce qui permet de les séparer puis de les identifier un par un.

🎯 Objectifs de la séance

Réaliser (ou simuler) une chromatographie sur couche mince pour séparer les constituants d'un mélange.
Choisir judicieusement des références à tester compte tenu du nombre de dépôts possibles sur une plaque.
Mesurer une distance de migration à l'aide d'une règle graduée et calculer un rapport frontal R_f.
Comparer des R_f pour identifier des espèces chimiques par comparaison à des références.
Argumenter une conclusion expérimentale et en discuter les limites.

⏱ Minutage indicatif (1h00)

      0–10 min — lecture de la mise en situation et du protocole, choix des références à tester

      10–15 min — dépôts sur la plaque (réels ou sur le simulateur)

      15–35 min — migration (réelle : ≈ 20 min sous hotte ; simulateur : instantané, pour vérifier des hypothèses)

      35–50 min — mesures, calculs de Rf, identification des colorants

      50–60 min — questions de synthèse, rédaction de la conclusion, rangement du poste

🧰 Matériel à disposition

Échantillon à analyser

Un flacon de sirop de menthe (mélange inconnu de colorants).

Colorants de référence (purs)

Tartrazine (E102) · Bleu patenté V (E131) · Érythrosine (E127) · Vert S (E142) · Caramel (E150)

Matériel	Rôle
Plaque CCM (silice)	Support de migration
Cuve à chromatographie + couvercle	Contenir l'éluant en atmosphère saturée
Éluant (éthanol/eau, 70/30)	Entraîne les colorants par capillarité
Capillaires ou piques en bois	Déposer de petites quantités de colorant
Crayon à papier, règle	Tracer la ligne de dépôt, mesurer les distances
Gants, lunettes de protection	Protection individuelle

⚠️ Consignes de sécurité

Port des lunettes et des gants obligatoire pendant toute la manipulation.
L'éluant est inflammable et irritant : à manipuler sous hotte ou en pièce ventilée, loin de toute flamme.
Ne jamais pipeter à la bouche.
Refermer immédiatement la cuve après y avoir placé la plaque, pour limiter l'évaporation de l'éluant.
Déchets liquides à évacuer dans le bidon prévu à cet effet — jamais à l'évier.

📋 Protocole expérimental

1

Sur la plaque CCM, tracer au crayon à papier (jamais au stylo, dont l'encre migrerait aussi) une ligne de dépôt à environ 1,5–2 cm du bord inférieur.

2

Choisir, parmi les cinq colorants de référence disponibles, ceux qui semblent pertinents à tester (voir le simulateur ci-dessous) — la largeur de la plaque limite le nombre de dépôts possibles.

3

Déposer, à l'aide d'un capillaire, une petite quantité de chaque référence choisie et du mélange, à des emplacements distincts et régulièrement espacés sur la ligne de dépôt. Laisser sécher.

4

Placer la plaque verticalement dans la cuve contenant l'éluant, sans que la ligne de dépôt ne trempe dans le liquide. Refermer aussitôt.

5

Laisser migrer jusqu'à ce que le front de l'éluant atteigne environ 1 cm du haut de la plaque, puis sortir la plaque et marquer immédiatement au crayon la position du front (il continuerait sinon à évoluer par évaporation).

6

Laisser sécher, puis mesurer à la règle la distance parcourue par le front et par chaque tache, depuis la ligne de dépôt.

7

Calculer les rapports frontaux R_f et comparer ceux des taches du mélange à ceux des références testées.

📐 Rappel — le rapport frontal

\( R_f = \dfrac{\text{distance parcourue par la tache}}{\text{distance parcourue par le front de l'éluant}} \)

Dans un éluant donné, le R_f d'une espèce chimique est une valeur caractéristique. Deux taches de même R_f, obtenues dans les mêmes conditions, correspondent probablement à la même espèce.

🧪 Simulateur — réalise ta CCM

Choisis un échantillon à analyser, puis fais glisser les colorants de référence que tu veux tester jusque sur la plaque, à côté du mélange déjà déposé.

🎮 Plaque de chromatographie interactive

Échantillon à analyser :

Références disponibles — fais glisser un flacon jusque sur la plaque pour le déposer ; touche le ✕ pour le retirer :

Tartrazine

Bleu patenté

Érythrosine

Vert S

Caramel

Choisis un échantillon, dépose des références, puis lance la migration pour observer et mesurer.

✍️ Questions

Question 1 — Rôle de la ligne de dépôt

Pourquoi trace-t-on la ligne de dépôt au crayon à papier plutôt qu'au stylo ? Que se passerait-il si les dépôts touchaient l'éluant dans la cuve ?

L'encre d'un stylo contiendrait elle-même des colorants qui migreraient et fausseraient le chromatogramme ; le graphite du crayon, lui, ne migre pas. Si un dépôt touchait l'éluant, le colorant se dissoudrait directement dans la cuve au lieu de migrer par capillarité sur la plaque : le dépôt serait perdu.

Question 2 — Pourquoi des références sur la même plaque ?

Pourquoi dépose-t-on les colorants de référence sur la même plaque que le mélange, plutôt que sur une plaque à part ?

Toutes les taches migrent alors dans exactement les mêmes conditions (même éluant, même température, même durée de migration). Cela permet de comparer directement les hauteurs atteintes, sans avoir besoin de connaître à l'avance le R_f de chaque référence : une plaque séparée pourrait donner des R_f légèrement différents même pour la même espèce.

Question 3 — Nombre de constituants

Lance la migration dans le simulateur. Combien de taches distinctes apparaissent sur la colonne du mélange ? Que peux-tu en déduire sur le nombre de constituants du mélange ?

Question 4 — Mesures et calculs de R_f

Sur l'Échantillon 1 (choix par défaut du simulateur), à l'aide de la règle graduée, mesure la distance parcourue par le front de l'éluant, puis par chaque tache du mélange. Complète le tableau, puis calcule les R_f correspondants.

	Distance parcourue (cm)	R_f
Front de l'éluant		1,00
Tache 1 du mélange
Tache 2 du mélange

\( R_f = \dfrac{\text{distance de la tache}}{\text{distance du front}} \)

Pour l'Échantillon 1, avec les valeurs du simulateur (front à 6,00 cm) : tache 1 à 4,50 cm → R_f = 0,75 ; tache 2 à 1,80 cm → R_f = 0,30 (± 0,1 cm près selon la précision de lecture).

Question 5 — Identification

Toujours sur l'Échantillon 1 : en comparant les R_f des taches du mélange à ceux des références que tu as testées, identifie les deux colorants présents. Justifie ta réponse.

L'Échantillon 1 (sirop de menthe) contient de la tartrazine (E102) et du bleu patenté V (E131) : leurs R_f de référence (0,75 et 0,30) sont exactement ceux des deux taches du mélange — ce qui est cohérent avec la teinte verte du sirop (jaune + bleu = vert). Reprends la même démarche pour identifier les colorants des autres échantillons.

Question 6 — Esprit critique

Un sixième colorant, non testé, aurait-il pu être présent dans le mélange sans que tu t'en rendes compte ? Que faudrait-il faire pour l'exclure formellement ?

Oui : si ce colorant n'a pas été déposé comme référence, aucune comparaison n'est possible et sa présence éventuelle passerait inaperçue — sauf s'il donne une tache dont le R_f ne correspond à aucune référence testée, ce qui indiquerait un troisième constituant non identifié. Pour l'exclure formellement, il faudrait déposer sur la plaque cette référence supplémentaire et vérifier qu'aucune tache du mélange ne migre à son R_f.

⚠️ Piège classique

Deux colorants chimiquement différents peuvent, par coïncidence, avoir un R_f très proche dans un éluant donné. Une correspondance de R_f est donc un argument fort mais jamais une preuve absolue — en toute rigueur, on la confirme par une autre technique (spectrophotométrie, changement d'éluant, etc.).

✅ Conclusion

Rédige une synthèse répondant à la problématique initiale : quels sont les deux colorants présents dans le sirop de menthe, et sur quels éléments expérimentaux précis appuies-tu cette conclusion ?

Pour aller plus loin

Le R_f d'une espèce dépend de l'éluant utilisé : deux colorants confondus (même R_f) dans un éluant peuvent devenir parfaitement séparés dans un autre. Propose une méthode pour lever un doute si deux références testées avaient donné, par coïncidence, un R_f identique à celui d'une même tache du mélange.

🎓 Bilan d'auto-évaluation

Coche honnêtement chaque compétence que tu maîtrises à l'issue de ce TP. Ta progression est enregistrée automatiquement sur cet appareil.

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TP — Identifier les constituants d'un mélange par chromatographie sur couche mince

Échantillon à analyser

Colorants de référence (purs)