L’encre d’un feutre noir est-elle vraiment noire ou est-ce une illusion ?
Difficulté
Facile
Durée
10 minute(s)
Disciplines scientifiques
Chimie, Science de la matière, Physique
- Matériel et outils
Papier filtre 
type filtre a café
Papier absorbant 
Le papier essuie-tout, ou essuietout avec la réforme de 1990, est un papier très absorbant, confectionné en rouleaux d'une largeur d'une vingtaine de centimètres, servant à « éponger » les débordements et à nettoyer en cuisine. Il sert aussi à faire sécher des aliments en absorbant l'eau. Il fut inventé par Scott Paper Company en 1907 pour permettre un confort sanitaire dans les toilettes publiques1.
Feutre de couleur 
Sert a colorier
Verre 
Un verre est un récipient utilisé pour boire de forme tubulaire, dont les parois sont solidaires et hermétiques. Il est destiné à recevoir des liquides. Il est constitué d'une paraison (corps ou contenant du verre), d'une jambe et d'un pied. Le terme désigne aussi, par métonymie, le contenu de ce récipient : on dit qu'on "boit un verre d'eau".
Eau 
L'eau est une substance essentielle à la vie. Transparente, sans goût et sans odeur, on la consomme le plus souvent dans son état liquide.
Ciseaux 
Un paire de ciseaux est un outil comportant deux lames mobiles articulées qui glissent l'une sur l'autre pour trancher les matériaux minces.
Pic à brochette 
Grand bâtonnets pour faire des brochettes... Pratique pour les barbecues ou pour des expériences ludiques !
Étape 1 - Rassembler le matériel
Étape 2 - Fabriquer le disque de papier filtre et le rouleau de papier absorbant
Plie 4 à 6 fois le papier filtre et découpe le suivant l'illustration à gauche. Déplie le pour obtenir un disque avec un trou au centre.
Pour obtenir un rouleau fin et régulier, utilise un pic à brochette que tu roule avec le papier absorbant en appuyant bien fort. Enfin, retire le pic à brochette.
Étape 3 - Lancer l'expérience
Trace un cercle au feutre noir autour du trou central sur le disque de papier-filtre.
Enfile ton rouleau de papier absorbant dans le trou du disque.
Pose le disque de papier-filtre sur le verre de façon à ce que l'extrémité du papier absorbant la plus éloignée du papier-filtre trempe dans l'eau.
Que se passe-t-il ?
Comment ça marche ?
Observations : que voit-on ?
L’eau remonte le long du morceau de papier absorbant et s’étale sur le papier-filtre. Le cercle de feutre noir est alors entraîné avec l’eau. Les différentes couleurs qui composent l'encre noire se séparent. La décomposition des couleurs est due à la différence de masse entre les encres de différentes couleurs : les encres les plus légères sont entraînées plus vite, et donc plus loin que les encres plus lourdes.
Mise en garde : qu'est-ce qui pourrait faire rater l'expérience ?
Suivant le type de feutre ou de stylo utilisé le résultat peut être différent car la composition des encres n'est pas toujours la même.
Explications
L’eau remonte le long du morceau de papier absorbant et s’étale sur le papier-filtre. Le cercle de feutre noir est alors entraîné avec l’eau. Les différentes couleurs qui composent l'encre noire se séparent. La décomposition des couleurs est due à la différence de masse entre les encres de différentes couleurs : les encres les plus légères sont entraînées plus vite, et donc plus loin que les encres plus lourdes.
Plus d'explications
Malgré la gravité, qui voudrait que l'eau reste au fond du verre, celle-ci remonte le long du papier absorbant. C'est ce qu'on appelle la capillarité ! Les liaisons entre le papier absorbant et l'eau sont plus fortes que la gravité, ce qui permet à l'eau de monter.
L'étalement de l'encre et la dispersion des différentes couleurs est une illustration simple du principe de chromatographie. Cette technique est utilisée en laboratoire pour séparer les différents composants d'un mélange.
Lors d'une chromatographie, l'échantillon est entraîné par une phase mobile, appelée éluant (ici, l'eau) à travers une phase fixe (ici, le papier filtre). La phase fixe retient plus ou moins fortement les différents composants de l'échantillon qui vont alors migrer à des vitesses différentes. On peut ainsi les séparer. Souvent l'échantillon est comparé à une solution dont les substances sont déjà connues, ce qui permet d'identifier les composants de l'échantillon à analyser.
Applications : dans la vie de tous les jours
Il existe de nombreuses techniques de chromatographie et leurs applications sont multiples, que ce soit en chimie analytique, en médecine, dans l'industrie ou encore dans la police scientifique. Ce procédé permet de connaître la composition d'un produit inconnu, de chercher la présence d'une substance dissoute et en mesurer la quantité.
Par exemple on peut déterminer la quantité de caféine dans un médicament, ou quels acides aminés sont présents dans un aliment. On peut utiliser la chromatographie pour rechercher des traces d'hydrocarbures dans l'eau d'une zone de baignade ou encore prouver que la peinture trouvée sur une scène de crime est la même que celle de la voiture d'un suspect.
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Une autre expérience de chromatographie
Éléments pédagogiques
Objectifs pédagogiques
- Montrer qu'une couleur peut en cacher une autre.
- Comprendre le mécanisme de la chromatographie et son lien avec la capillarité.
Pistes pour animer l'expérience
L'expérience peut s'animer sous forme d'un défi. On donne aux participants un papier filtre avec le résultat d'une autre chromatographie (avec une autre couleur, par exemple). Puis en leur donnant le matériel nécessaire, on leur demande d'essayer de reproduire l'expérience avec un feutre noir. Peuvent-ils expliquer ce qu'il se passe ?
Pour aller plus loin on peut regarder ce qu'il se passe avec des feutres d'une autre couleur.
Sources et ressources
https://fr.wikipedia.org/wiki/Chromatographie
http://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/chimie-chromatographie-1982/
https://fr.wikipedia.org/wiki/Capillarit%C3%A9
Dernière modification 24/04/2020 par user:ZAB.
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