Menthe verte et encres, spectrophotométrie et - MIEC
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Menthe verte et encres, spectrophotométrie et - MIEC
Menthe verte et encres, spectrophotométrie et chromatographie planaire appliquées Eric LANGLET IUT Mesures Physiques, Maubeuge, Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis. Objectifs visés ª Chimie appliquée ª Base des techniques spectroscopiques et séparatives ª Techniques simples et d’un coût minime (applications lycées et enseignement supérieur) Plan Menthe, pisang… 1.Produits étudiés 2.Analyse colorimétrique 3.Analyse qualitative 4.Dosage du bleu patenté 5.Dosage de la tartrazine Encres 1.Source et adaptation 2.Spectrophotométrie 3.CCM 4.Pouvoir de discrimination Menthe, pisang … 1) Produits étudiés Base : sirop de menthe Puis Etendu aux produits verts, bleus et jaune composé de bleu patenté V ou de jaune tartrazine Produits alimentaires essentiellement et quelques non alimentaires Compositions complètes Menthe, pisang … 2) Analyse colorimétrique Tableau longueurs d’onde Analyse colorimétrique du bleu patenté ≈ 0,00001mol/L Intérêts pédagogiques : 1,4 1,2 1 Absorbance )Comprendre la notion d’absorption de la couleur complémentaire )Un appareil pour la mesure des couleurs (« type », nuance) : le spectrophotomètre 0,8 Analyse colorimétrique du sirop de menthe dilué 0,6 0,4 1,2 0,2 1 450 500 550 600 650 700 750 Longueur d'onde (nm) 800 Longueur d’onde en nm Couleur 400-435 Violet 435-480 Bleu 480-490 Bleu-vert 490-500 Vert-bleu 500-560 Vert Analyse colorimétrique de la tartrazine ≈ 0,00003mol/L 0,9 0,8 Absorbance 0 400 -0,2 Couleur complémentaire 0,6 0,4 Jaune-vert Jaune Orange 0,8 0,7 0,2 Rouge Absorbance 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0 400 Pourpre 450 500 560-580 Jaune-vert Violet 580-595 Jaune Bleu Orange Bleu-vert 0,1 0 400 595-650 450 500 550 600 650 650-750 Longueur d'onde (nm) 700 750 800 rouge Vert-bleu 550 600 650 Longueur d'onde (nm) 700 750 800 Menthe, pisang … 3) Analyse qualitative Est-il possible de distinguer différents colorants de couleur proche ? •Menthe pure et menthe diluée •Menthe diluée et bleu patenté •Menthe diluée et curaçao bleu •Menthe diluée et pomme verte Menthe, pisang … 3) Analyse qualitative Est-il possible de distinguer différents colorants de couleur proche ? •Menthe pure et menthe diluée •Menthe pure et bleu patenté •Menthe diluée et curaçao bleu •Menthe diluée et pomme verte Menthe, pisang … 3) Analyse qualitative Absorbance normalisée Sirops de menthe dilués et purs 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 500 Sirop Teisseire Dilué Sirop Teisseire pur 550 600 Longueur d'onde (nm) 650 700 Menthe, pisang … 3) Analyse qualitative Sirop de menthe dilué et bleu patenté V : analyse qualitative Absorbance normalisée 1 0,8 BP 0,00001mol/L Sirop Teisseire Dilué 0,6 0,4 0,2 0 500 550 600 Longueur d'onde (nm) 650 700 Menthe, pisang … 3) Analyse qualitative Curaçao bleu et bleu patenté V : analyse qualitative Absorbance normalisée 1 0,8 BP 0,00001mol/L Curaçao dilué par 10 0,6 0,4 0,2 0 500 550 600 Longueur d'onde (nm) 650 700 Menthe, pisang … 3) Analyse qualitative Absorbance normalisée ? 1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 0 500 Bleu Patenté 0,00001mol/L Sirop Guiot de pomme verte 550 600 Longueur d'onde (nm) 650 700 Menthe, pisang … 3) Analyse qualitative - bilan Pré Différence visuelle par rapport au spectre référence du bleu patenté P10 Dmax ∆λ (nm) Sirops de menthe dilués Oui Faible 18,4 15 5 Pisang, Get 27, peppermint (purs et dilués) Oui Faible 18,4 15 5 Bleu patenté à 0,00001mol/L Oui Référence 18,4 15 5 Sirop biocalyptol Oui Faible 19,4 15,6 5 Mélange étalon bleu + jaune alcoolisé Oui Faible 18,4 15 5 Mister Cocktail Oui Visible 92,5 88,4 5 Sirop de pomme verte Oui Visible 32,3 24 7 Produit vaisselle ? Visible 35,3 45,7 7 Mélange étalon bleu + jaune sucré Oui Visible 53,7 31,1 10 Curaçao bleu Non Visible 37,3 40 13 Powerade Ice Storm Non Visible 92 35 12 Menthe pure Oui Très visible 89,6 65 Sans objet Pré = présence sur l’étiquette de bleu patenté, ∆λ (nm) = différence maximale en valeur absolue entre le produit étudié et l’ensemble des produits du groupe étalon constitué des sirops de menthe, des alcools verts et d’un mélange-étalon Menthe, pisang … 3) Analyse qualitative - bilan Pré Différence visuelle par rapport au spectre référence du bleu patenté P10 Dmax ∆λ (nm) Sirops de menthe dilués Oui Faible 18,4 15 5 Pisang, Get 27, peppermint (purs et dilués) Oui Faible 18,4 15 5 15 5 15,6 5 15 5 88,4 5 24 7 Oui Référence 18,4 Î Effets de la matrice et de la concentration Sirop biocalyptol Oui Faible 19,4 colorant sur les Mélange étalon bleu + jaune alcoolisédu Oui Faible spectres 18,4 Mister Cocktail Oui 92,5 Î Perspectives : mise enVisible place de méthodes Sirop de pomme verte Oui 32,3 d’analyse desVisible données Bleu patenté à 0,00001mol/L Produit vaisselle ? Visible 35,3 45,7 7 Mélange étalon bleu + jaune sucré Oui Visible 53,7 31,1 10 Curaçao bleu Non Visible 37,3 40 13 Powerade Ice Storm Non Visible 92 35 12 Menthe pure Oui Très visible 89,6 65 Sans objet Pré = présence sur l’étiquette de bleu patenté, ∆λ (nm) = différence maximale en valeur absolue entre le produit étudié et l’ensemble des produits du groupe étalon constitué des sirops de menthe, des alcools verts et d’un mélange-étalon 3) Analyse qualitative : apport de la chromatographie sur papier M C B J M Phase stationnaire : papier Whatman 1 Chr Solvant : butan-1-ol / éthanol absolu / eau (50:10:15, v/v) C M Menthe pure M B M=Menthe diluée par 2 C=Curaçao B=Bleu patenté (environ 0,00005mol/L) J=Jaune tartrazine (environ 0,00016mol/L) Menthe, pisang … 4) Dosage du bleu patenté 3,5 3 Absorbance 2,5 2 410nm 420nm 582nm 1,5 600nm 633nm 650m 1 700nm 0,5 0 0 2 4 6 8 Concentration en bleu patenté en 10-5m ol/L 10 12 Menthe, pisang … 4) Dosage du bleu patenté Domaine de linéarité (R2>0,99) 410nm 420nm 582nm 600nm 633nm 650m 700nm Absorbance 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 0 2 4 6 8 10 -0,5 Concentration en bleu patenté en 10-5mol/L 12 Menthe, pisang … 4) Dosage du bleu patenté Concentration des produits en fonction de la longueur d'onde 3,000 2,500 2,000 1,500 1,000 0,500 0,000 -0,500 kta oc is t er c M we ra de Si Ice ro p St or Gu m io il t ng Pi t in m Pe pp er et 27 G sa po Si ro p Te is s ei re di lu é 582nm 600nm 633nm 650nm Menthe, pisang … 4) Dosage du bleu patenté Concentration des produits en fonction de la longueur d'onde kta oc is t er c M we ra de Si Ice ro p St or Gu m io il t ng Pi t in m Pe pp er et 27 G sa po Si ro p Te is s ei re di lu é 3,000 2,500 2,000 ÎLoi de Beer-Lambert 1,500 ÎLimitations de la loi de Beer-Lambert 1,000 ÎCalculs d’incertitudes pour une régression linéaire 0,500 ÎIncertitudes en fonction de la pente 0,000 -0,500 582nm 600nm 633nm 650nm Menthe, pisang … 5) Dosage de la tartrazine Absorbance Courbes d'étalonnage de la tartrazine 400 nm 410 nm 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 422 nm 430 nm 435 nm 0 10 20 30 Concentration de la tartrazine en 105mol/L 40 440 nm 450 nm 475 nm 500 nm Menthe, pisang … 5) Dosage de la tartrazine Dosage de la tartrazine 1,200 Sirop Teisseire Dilué Absorbance 1,000 0,800 Bleu patenté à 10-5mol/L 0,600 Jaune 3.105mol/L 0,400 0,200 0,000 400 500 600 Longueur d'onde (nm) 700 800 Menthe, pisang … 5) Dosage de la tartrazine Dosage de la tartrazine Sirop Teisseire dilué blanc eau 1,200 A bsorbance 1,000 Sirop Teisseire dilué blanc bleu 0,95.105mol/L Jaune 3.105mol/L 0,800 0,600 0,400 0,200 0,000 400 450 500 550 600 650 Longueur d'onde (nm) 700 750 800 Menthe, pisang … 5) Dosage de la tartrazine Domaines de linéarité (R2>0,99) Absorbance 2,5 2 1,5 1 0,5 0 0 10 20 30 Concentration de la tartrazine en 105mol/L 40 400 nm 410 nm 422 nm 430 nm 435 nm 440 nm 450 nm 475 nm 500 nm Menthe, pisang … 5) Dosage de la tartrazine Concentration de la tartrazine en 10-5mol/L Concentrations en fonction du bleu 3,6 3,5 3,4 3,3 3,2 3,1 3 2,9 2,8 2,7 400 nm 410 nm 422 nm 430 nm 435 nm 440 nm 450 nm Blanc 0,95.105mol/L Soustraction bleu 0,95.10-5mol/L Blanc eau 475 nm Menthe, pisang … 5) Dosage de la tartrazine Concentration de la tartrazine en 10-5mol/L Concentrations en fonction du bleu 3,6 3,5 3,4 3,3 3,2 3,1 3 2,9 2,8 2,7 400 nm 410 nm ÎChoix de la longueur d’onde ÎNotion de blanc 422 nm 430 nm 435 nm 440 nm 450 nm Blanc 0,95.105mol/L Soustraction bleu 0,95.10-5mol/L Blanc eau 475 nm Encres Encres 1) Source et adaptation Source : C.Roux, M.Novotny, I.Evans, C.Lennard, A study to investigate the evidential value of blue and black ballpoint pen inks in Australia, Forensic Science International 101 (1999) 167176. Source Adaptation Solvant d’extraction Pyridine Ethanol Spectrophotométrie Réflexion Transmission Dépôt en CCM Encre extraite Stylo Encres 1) Spectrophotométrie Absorbance normalisée Exemples de spectres de stylos 1,20 1,00 0,80 Bic 4 couleurs Reynolds fluid ink Bic cristal Pilot V ball 7 0,60 0,40 0,20 0,00 -0,20400 500 600 700 Longueur d'onde (nm) 800 Encres 1) Spectrophotométrie Groupe 6 Absorbance normalisée 1,20 1,00 0,80 Bic MGEL Bic cristal grip Bic 4 couleurs 0,60 0,40 0,20 0,00 -0,20 400 500 600 700 Longueur d'onde (nm) 800 Reynolds gel sea effaçable Pilot G2 07 Pilot G3 gel Pilot Hi tec point 7 Pilot V ball 5 Pilot V ball 7 Pilot G TEC 4 Pilot Alphagel Stabilo permanent Uniball Igno Erasable Gel Reynolds gel sea effaçable Bic Fine Bic Cristal Bic Rétractable Bic 4 couleurs Bic Cristal grip Bic MGEL Stabilo tropikana Stabilo non permanent Hybrid Gel Grip Reynolds gel sea effaçable Reynolds gel wave Reynolds inkball 7 effaçable Reynolds fluid ink Reynolds magic + Papermate flexgrip Uniball igno gel stick Papermate Eraser.max Uniball Vision Elite Encres 3) Chromatographie sur plaque des encres Solvant 1 : acétate d’éthyle / éthanol absolu / eau (70:35:30, v/v) Plaques 0,20mm gel de silice 60 5x10cm Encres 4) Pouvoir de discrimination Pouvoir de discrimination = nombres de paires de stylos discriminées / nombre de paires de stylos possibles Spectrophotométrie : PD = 0,9 CCM : PD = 0,93 Conclusions et perspectives • Sur des produits concrets, possibilité d’aborder et de développer tous les aspects de la spectrophotométrie du lycée à l’Université • Appliquer les traitements mathématiques pour les comparaisons de spectres • Etudier les causes de la variabilité des spectres Compositions complètes P ro d u it S iro p s d e m e n th e v e rte S iro p d e m e n th e v e rte A u c h a n (R ik e t R o k ) S iro p d e m e n th e v e rte C a rre fo u r S iro p d e m e n th e v e rte T e is s e ire P ro d u its a lim e n ta ire s d iv S iro p d e m e n th e g la c ia le C o m p o s itio n in d iq u é e s u r l’e m b a lla g e m arq ue m arq ue m arq ue e rs S iro p d e p o m m e v e rte G u io t M is te r k iw i C o c k ta il c itr o n v e rt et C a c tu s P o w e ra d e G o û t C itro n P o w e ra d e Ic e S to r m S u c r e , a rô m e s , e x tra it d e fru its e t d e p la n te s , c o lo ra n ts : E 1 0 2 , E 1 3 1 2 0 % S iro p d e g lu c o s e - fr u c to s e , s u c re liq u id e , a lc o o l, e s s e n c e d e m e n th e , c o lo r a n ts : E 1 0 2 ,E 1 3 1 P a s d ’in d ic a tio n s S u c r e , a lc o o l, e x tra its d ’o ra n g e s a m è re s d ’H a ïti, e x tra it n a tu re l d e p la n te s , c o lo ra n t E 1 3 3 G e t 2 7 (2 1 % ) C u ra ç a o b le u P ro d u its n o n a lim e n ta ire s S iro p b io c a ly p to l B a in d e b o u c h e A lo d o n t v a is s e lle S u c r e , s iro p d e g lu c o s e - fr u c to s e , e a u , a rô m e n a tu re ls , a c id ifia n t : a c id e c itr iq u e , c o lo ra n t : E 1 3 1 G lu c id e s : 7 7 g p o u r 1 0 0 m L S u c r e ,e a u ,a c id ifia n ts : a c id e c itr iq u e , ju s c o n c e n tr é d e p o m m e , a r ô m e , c o lo ra n ts :E 1 0 2 ,E 1 3 1 – ju s d e fru its m is e n œ u v re : 1 0 % E a u , s u c re , ju s d e fr u its , a c id ifia n t : a c id e c itriq u e , a rô m e s , a n tio x y g è n e : a c id e a s c o rb iq u e , s ta b ilis a n t E 4 6 6 , c o n s e rv a te u r E 2 0 2 , E 2 1 1 , é m u ls ifia n t E 4 4 4 , c o lo ra n t E 1 0 2 , E 1 3 1 J u s d e fru its à b a s e d e c o n c e n tré s (9 8 % ) d o n t o ra n g e (9 5 % ) e t c itro n v e r t (3 % ), s u c re , a r ô m e c a c tu s , a rô m e n a tu re l, e x tra it n a tu r e l d e p im e n t d e C a y e n n e E 1 0 4 -E 1 3 1 E a u , s u c re , m a lto d e x trin e ; a c id ifia n t : a c id e c itriq u e ; c o rre c te u rs d ’a c id ité : c itr a te d e s o d iu m , c itra te d e p o ta s s iu m e t c h lo ru re d e m a g n é s iu m ; a rô m e s ; s ta b ilis a n ts : E 4 1 4 , E 4 4 5 ; c o lo r a n t : ja u n e d e q u in o lé in e E a u , s u c re , m a lto d e x trin e ; a c id ifia n t : a c id e c itriq u e ; c o r re c te u r s d ’a c id ité : c itr a te d e s o d iu m , c itra te d e p o ta s s iu m e t c h lo r u re d e m a g n é s iu m ; a rô m e s ; s ta b ilis a n ts : E 4 1 4 , E 4 4 5 ; c o lo r a n t : b le u b r illa n t A lc o o ls P is a n g (2 0 % ) P e p p e rm in t (1 5 % ) P ro d u it pom m e S iro p d e g lu c o s e - fru c to s e , e a u , s u c re , a rô m e n a tu re l, c o lo ra n ts : ta rtra z in e , b le u p a te n té V G lu c id e s : 7 2 g p o u r 1 0 0 m L S u c r e , e a u , a rô m e s n a tu re ls d e m e n th e , c o lo r a n ts : ja u n e ta r tra z in e , b le u p a te n té V S u c r e , e a u , s iro p d e g lu c o s e - fru c to s e , a rô m e n a tu re l d e m e n th e , c o lo ra n ts : E 1 0 2 , E 1 3 1 (7 7 g ) C a rrefo u r P h o lc o d in e , c in é o le , c o lo ra n t v e rt m e n th e (b le u p a te n té V ( E 1 3 1 ), ja u n e o r a n g é S ( E 1 1 0 ), ja u n e d e q u in o lé in e (E 1 0 4 ), c h lo ru re d e s o d iu m ) , a lc o o l, s o lu tio n d e s a c c h a r o s e , e a u p u r if ié e . T itr e a lc o o liq u e : 0 ,0 0 6 2 2 5 % v /v C h lo r u re d e c é ty lp y rid in iu m , c h lo ro b u ta n o l h é m ih y d r a té , e u g é n o l, a lc o o l, h u ile d e ric in h y d ro g é n é e e t p o ly o x y é th y lé n é e , h u ile e s s e n tie lle d e m e n th e p o iv ré e , s a c c h a r in e s o d iq u e , b le u p a te n té ( E 1 3 1 ), e a u p u rifié e . T itre a lc o o liq u e : 2 1 % v /v C o n tie n t d e s te n s io a c tifs e t d e s c o n s e rv a te u rs Tableau longueurs d’onde Longueur d’onde en nm Couleur Couleur complémentaire 400-435 Violet Jaune-vert 435-480 Bleu Jaune 480-490 Bleu-vert Orange 490-500 Vert-bleu Rouge 500-560 Vert Pourpre 560-580 Jaune-vert Violet 580-595 Jaune Bleu 595-650 Orange Bleu-vert 650-750 rouge Vert-bleu Menthe, pisang … 1) Produits étudiés – colorants utilisés Bleu patenté E 131 Tartrazine E102