Trois opérations distinctes

Obtenir une espèce chimique pure à partir d'un mélange demande trois étapes que l'on confond souvent : extraire, c'est faire passer l'espèce du mélange vers un solvant ; séparer, c'est isoler physiquement les constituants ; identifier, c'est prouver que l'espèce obtenue est bien celle qu'on cherchait.

L'extraction par solvant

C'est la technique centrale du chapitre. On met le mélange en contact avec un solvant choisi, on agite, et l'espèce recherchée passe préférentiellement dans ce solvant.

Le solvant extracteur doit remplir trois conditions simultanément : il doit bien dissoudre l'espèce cherchée ; il ne doit pas se mélanger au solvant de départ, sans quoi les deux phases ne se sépareraient jamais ; et il doit avoir une densité différente, faute de quoi les deux couches ne se superposeraient pas.

La séparation se fait dans une ampoule à décanter : après agitation et repos, les deux liquides forment deux couches, la moins dense au-dessus. Le robinet laisse écouler la couche inférieure. Savoir laquelle contient l'espèce cherchée exige de comparer les densités avant l'expérience.

Les autres techniques de séparation

La décantation laisse un mélange hétérogène reposer jusqu'à ce que les phases se séparent d'elles-mêmes. La filtration retient un solide grâce à un papier filtre. La distillation exploite les différences de température d'ébullition : on chauffe, l'espèce la plus volatile s'évapore la première, puis se condense dans un réfrigérant.

Chaque technique exploite une propriété différente : la densité pour la décantation, la taille des particules pour la filtration, la température d'ébullition pour la distillation. Choisir la bonne technique, c'est d'abord identifier quelle propriété distingue les constituants.

L'identification par chromatographie

La chromatographie sur couche mince sépare les espèces d'un mélange selon leur affinité relative pour deux phases : une phase fixe, le support, et une phase mobile, l'éluant qui monte par capillarité.

Chaque espèce migre sur une hauteur qui lui est propre. On la caractérise par son rapport frontal, quotient de la distance parcourue par l'espèce sur celle parcourue par le front de l'éluant. Deux taches de même rapport frontal, sur un même chromatogramme, correspondent à la même espèce — c'est ce qui permet d'identifier un constituant inconnu en le comparant à des références déposées à côté.