Chromatographie


1. La capillarité

On remarque souvent sur les parties basses des vieux murs des maisons des traces d'humidité qui remontent à partir du sol. Lorsque je pose un papier buvard sur une tache d'encre, je vois la tache s'élargir dans le papier. lorsque je pose une éponge sur une surface trempée, l'eau est aspirée par l'éponge.

C'est le phénomène de capillarité.

La capillarité est donc la tendance d'un liquide à être attiré à l'intérieur d'un objet poreux. Défiant les lois de la gravité, l'eau est ainsi capable de remonter dans un mur posé sur un sol humide, à près d'un mètre cinquante de hauteur ! Nous allons utiliser le phénomène de capillarité en chromatographie.

2. Principe de chromatographie

Nous plaçons une feuille de papier chromatographique dans une cuve transparente en verre contenant un éluant. L'éluant est simplement un solvant (comme l'eau) qui par capillarité va monter lentement dans la feuille poreuse (comme dans le mur. cf. exemple précédent).

Avant de mettre la feuille dans la cuve, nous traçons une ligne horizontale à 1 cm du bas de la feuille. que nous appelerons ligne de dépôt. nous déposons ensuite une goutte d'un produit à analyser sur cette ligne. Attention, la goutte ne doit pas se trouver dans l'éluant. En général on mettra 3 à 4 mm de hauteur d'éluant dans la cuve.

Nous plaçons le papier chromatographique dans la cuve. L'éluant monte progressivement entraînant avec lui les éléments chimiques présent dans la tache. Dans cet exemple nous avons placé 3 colorants au bas de la feuille :  - un vert (V),  - un bleu (B),  - et un jaune (J). Que constatons nous ? Comme on pouvait s'y attendre, le colorant jaune et le colorant bleu ont donné chacun une tache. Toutefois les taches ne sont pas à la même hauteur. Surprise, la couleur verte a donné 2 taches (une jaune et une bleue).

Explication :

• Puisque les taches ne sont pas à la même hauteur, c'est que les espèces chimiques différentes ne sont pas entraînées à la même vitesse par l'éluant dans la porosité du papier.
  Le papier chromatographique permet donc de trier les espèces chimiques grâce à la hauteur atteinte (Nous verrons plus loin qu'il est préférable d'utiliser un autre critère de comparaison).
  
  
• Si le colorant vert donne deux taches à des hauteurs différentes, c'est que la couleur verte est composée de deux espèces chimiques différentes (ici visuellement du jaune et du bleu).

Effectuons une dernière expérience : Reprenons cette fois uniquement le colorant bleu et suivons sa hauteur "h" en fonction de la hauteur "H" atteinte par l'éluant qui mouille le papier. Nous prendrons comme point de départ des mesures : la ligne de dépôt. Réalisons quelques mesures pour des hauteurs différentes et traçons h en fonction de H. Nous obtenons une droite de pente :

Cette pente que nous appelerons "Rf" (rapport frontal) est une constante qui ne dépend que de l'espèce chimique étudiée. Nous écrirons désormais :




3. Je retiens l'essentiel

La chromatographie permet de séparer les espèces chimiques. Chaque espèce chimique est caractérisée par son rapport frontal (Rf) qui se calcul de la façon suivante :

4. Exercices

1. Déterminez le rapport frontal de l'élément chimique présent sur le chromatogramme.

2. Nous avons déposé 3 substances chimiques différentes A, B, et C sur ce chromatogramme. Que pouvez vous dire sur ces 3 substances chimiques ? Utilisez les expressions : corps pur corps composé corps pur(s) commun(s) Dans quel(s) substance(s) retrouve t-on l'élément chimique de Rf = 0.25 ?