Molécules organiques de la matière colorée/Exercices/Extraction et identification de pigments

La chlorophylle, pigment vert, est le principal pigment contenu dans les plantes. Elle se trouve dans les chloroplastes des cellules végétales. C’est une molécule indispensable pour l’activité photosynthétique de la plante, qui consiste à produire de l’énergie chimique à partir de l’énergie rayonnante du Soleil.

Cependant, chez la plante, on peut distinguer d’autres pigments : le carotène, qui est orange, et la xanthophylle, qui est jaune. Ceux-ci ne participent pas activement à la photosynthèse de la plante, car ils ne peuvent libérer l’énergie produite.

Problématiques : Les pigments dans les feuilles d’épinard et de menthe sont-ils identiques ? Quelles radiations lumineuses sont utiles à la photosynthèse ?

Documents

Document n^o 1 : Quelques caractéristiques chimiques

L’éthanol en contact avec les feuilles de végétaux chlorophylliens permet de léser et de détruire les membranes des cellules végétales, afin d’en extraire les organites, tels que les lipides et les lipoprotéines, mais aussi les pigments présents.

	Espèces chimiques
	Chlorophylles a et b	Xanthophylles	Carotène	Lipides et lipoprotéines	Ethanol	Ether de pétrole
Solubilité de l'espèce chimique dans l’eau	Peu importante	Peu importante	Peu importante	Peu importante	Totale	—
Solubilité de l'espèce chimique dans l’éthanol	Importante	Importante	Importante	Importante	—	Nulle
Solubilité de l'espèce chimique dans l’éther de pétrole	Très importante	Très importante	Très importante	Peu importante	Nulle	—
Densité	—	—	—	—	0,79	0,65

Document n^o 2 : Pictogrammes de sécurité

Espèces	Pictogrammes
Ethanol	H225 - Liquide et vapeurs très inflammables
Ether de pétrole

Document n^o 3 : Formule topologique

Document n^o 4 : Spectres d’absorption des pigments

Ces spectres d’absorption ont été obtenus en éclairant les solutions colorées à étudier à l’aide lumière blanche, puis en analysant la lumière blanche qui a traversé ces solutions. On relève alors ce que l’on appelle l’absorbance A de l’espèce colorée, qui représente sa capacité à absorber une radiation de longueur d’onde donnée. Plus la valeur de l’absorbance A est élevée, plus la radiation correspondante est intensément absorbée.

λ (nm)	400-420	420-500	500-575	575-585	585-620	620-750
couleur	violet	bleu	vert	jaune	orange	rouge

Questions

1. Proposer une démarche scientifique afin de déterminer si les feuilles de menthe et d’épinard contiennent les mêmes pigments.
2. Au vu des produits chimiques à utiliser, quelles précautions de sécurité va-t-il falloir prendre pour la manipulation ?
3. A l’aide du document 3, expliquer pourquoi les molécules de chlorophylles sont colorées et pourquoi il existe une légère différence de teinte entre les chlorophylles A et les chlorophylles B.
4. A l’aide du document 4, expliquer la couleur perçue en lumière blanche des molécules de chlorophylles et de carotène.
5. En déduire la réponse à la deuxième problématique.

Solution

1. Pour extraire des pigments des feuilles, il faut un solvant extracteur qui doit respecter les deux conditions suivants :
   • l'espèce chimique à extraire doit être plus soluble dans le solvant extracteur que dans le milieu qu'il tient ;
   • le solvant extracteur ne doit pas être miscible avec le milieu initial contenant l'espèce chimique à extraire.
   On choisira donc l'éther de petrol pour extraire les pigments. Pour identifier les pigments, on utilisera un chromatogramme.

2. Il faut une blouse, des lunettes de protection, des gants médicals.
3. Les molécules ont plus de 7 doubles liaisons conjugées successives avec 12 donc elles sont colorées. Le chlorophylle b a une double liaison conjugée de plus dans le groupement R donc il aura une couleur différente que celle du chlorophylle a.
4. Le carotène absorbe de radiation bleue et légèrement de radiation verte donc il parait et diffuse de la couleur orange par synthèse additive.
5. Le carotène ne sert pas à la photosynthèse contrairement à la chlorophylle. La chlorophylle absorbe de la radiation bleue et rouge et le carotène n'absorbe que la radiation bleue. Donc on en déduit que la radiation bleue est inutile et la radiation rouge utile à la photosynthèse.