Chapitre 4 : Identification d`espèces chimiques

Chimie 2nde – 2007/2008 Chapitre 4 : Identification d’espèces chimiques
Chapitre 4 : Identification d'espèces chimiques
I. Introduction
 Lorsque l'on réalise une extraction ou une synthèse chimique, on obtient un
mélange de plusieurs espèces chimiques.
 Il faut ensuite identifier chaque espèce chimique. Pour cela on peut utiliser
différentes méthodes:
- L’étude des caractéristiques physiques des espèces chimiques.
- La chromatographie.
II. Caractéristiques physiques
 Les caractéristiques physiques d'une espèce chimique constituent sa carte
d'identité.
 En mesurant les caractéristiques physiques d'une espèce chimique on peut
l’identifier et vérifier sa pureté.
1) Températures de changement d'état
Les températures de changement d'état d'un corps pur sont caractéristiques de ce
corps mais elles dépendent de la pression (en haut de l'Everest l'eau bout à moins de
100 alors que dans une cocotte minute c'est le contraire.).
Nous considérerons tous les changements d'état sous la pression atmosphérique
standard (P=1,013105 Pa).
a) Température de fusion :
 La température de fusion d'une espèce est la température à laquelle cette
espèce passe de l'état solide à l'état liquide.
b) Température d'ébullition :
 La température d'ébullition d'une espèce est la température à laquelle cette
espèce passe de l'état liquide à l'état gazeux (ou vapeur).
2) Masse volumique
 La masse volumique ρ d'une substance chimique est le rapport de la masse m (en
kg) d'un échantillon de cette substance et de son volume V (en m3).
On a donc la formule :
m
ρ = V
avec m en kg, V en m3 et  en kg.m-3
3) Indice de réfraction
 L'indice de réfraction d'un milieu exprime la vitesse de propagation de la lumière
au sein de ce milieu.
III. La Chromatographie
1) Notions préliminaires
a) La capillarité :
Voici quelques observations dans des situations de la vie courante :
- Une tache d'encre s'étale sur du papier buvard
- Le café migre dans un sucre
- La sève monte dans les arbres
- L'humidité se propage dans les murs en plâtre
Toutes ces observations illustrent le phénomène de capillarité.
 Les milieux solides poreux (comme un sucre ou du buvard) favorisent la migration
des liquides par capillarité.
b) Vitesse de migration :
Manip. :
- On verse dans un premier bécher un peu d'eau distillée.
- On verse dans un deuxième bécher la même quantité de sirop de menthe.
- Dans les deux béchers on plonge simultanément une bandelette de papier buvard.
- Après quelques instants on compare la hauteur atteinte par les deux liquides.
 Conclusion : la vitesse de migration sur support poreux dépend de la substance
considérée.
 Cette différence de vitesse de migration va nous permettre de séparer
différentes substances.
2) Principe de la chromatographie
 Lors d’une chromatographie on définit deux phases:
La phase stationnaire : c’est le support solide fixe.
Exemples : le buvard, le sucre....
Si la phase stationnaire est un support mince, on parle de chromatographie sur
couche mince (CCM).
L'éluant : c’est le solvant liquide qui migre par capillarité en entraînant les
substances à séparer. Exemples : l'eau, le sirop, le café...
 Lors d'une chromatographie, le mélange est déposé sur la phase stationnaire et il

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est entraîné par l'éluant qui migre par capillarité.
 Les constituants du mélange se séparent car chaque espèce migre a une vitesse
différente.
3) Exploitation d’une chromatographie
a) La révélation :
 Après migration chaque substance donne une tache sur le support. Ces taches
peuvent être visibles à l’œil nu sinon, elles doivent être révélées.
Cette détection peut se faire par pulvérisation d'un réactif caractéristique, par
immersion dans un bain de permanganate de potassium ou de vapeur de diiode ou bien
par observation à la lumière UV si la plaque de silice comporte un indicateur de
fluorescence.
b) L’analyse du chromatogramme :
 Un chromatogramme comprend autant de taches que d'espèces chimiques
contenues dans le mélange analysé.
Pour caractériser la migration d'une espèce, la hauteur h de sa tache ne suffit pas
car celle si dépend de la nature de la phase stationnaire et de l'éluant utilisés. Pour
caractériser correctement la tache d'une espèce on définit le rapport frontal.
 Le rapport frontal d'une espèce chimique est le rapport de la hauteur h de sa
tache et de la hauteur H atteinte par l'éluant.
On a donc la formule :
fh
R = H
avec h en cm et H en cm
Remarque : Rf est un nombre sans unité toujours inférieur à 1.
4) Mode opératoire d’une CCM
 Voir Activité