On donne le protocole d'extraction du bêta-carotène, qui est utilisé comme colorant alimentaire :
- On mélange 5 ml de carottes râpées (environ puisque solides) avec 10 ml d'huile minérale.
- On place un papier sur le pot et on filtre.
- On reprend cette solution et on y mélange 5 ml de beurre fondu et 10 ml d'huile minérale et on filtre à nouveau.
On donne la courbe d'absorbance du bêta-carotène :
À quoi sert la filtration dans ce protocole ?
La filtration dans ce protocole permet de ne laisser passer que la phase liquide donc l'huile (et le bêta-carotène qui s'y est solubilisé) tandis que les morceaux de carottes râpées (la phase solide) sont arrêtés par le papier filtre qui fait office de maillage : il est suffisamment lâche pour laisser passer les molécules d'un liquide mais pas des morceaux.
Cela sépare donc le bêta-carotène du reste des morceaux râpés dans lesquels il se trouvait initialement.
Le bêta-carotène est-il un colorant ou un pigment dans les conditions initiale et finale (une fois le protocole terminé) ?
- Les pigments sont des substances finement divisées et insolubles dans le milieu qui les contient. Ils sont en suspension dans un liquide ou en dispersion dans un solide.
- Les colorants sont des substances qui sont solubles dans le milieu qu'ils colorent.
Dans les morceaux de carottes râpées, le bêta-carotène jouait donc le rôle d'un pigment puisqu'on a réussi à le solubiliser dans l'huile où il joue donc le rôle de colorant.
- Dans les morceaux de carottes râpées, le bêta-carotène est un pigment.
- Dans l'huile, il est un colorant.
Quel est le rôle de l'huile ?
On se sert de l'huile pour extraire le bêta-carotène présent dans les morceaux de carottes râpées puisqu'il a plus d'affinité avec ce liquide que le solide dans lequel il se trouve initialement.
D'après la courbe, quelle sera la couleur d'une solution de bêta-carotène ?
Identification du pic d'absorbance
D'après une lecture sur le graphique donné dans l'énoncé, l'absorbance est maximale pour la longueur d'onde \lambda = 445 nm. C'est donc le pic d'absorbance de la solution.
Déduction de la couleur des radiations absorbées
Pour déterminer la couleur correspondant à la longueur d'onde de 445 nm, on compare avec le spectre de la lumière visible ci-dessus.
On trouve donc un maximum d'absorption dans le bleu foncé.
Déduction de la couleur de la solution de bêta-carotène
La solution absorbe le bleu foncé. La couleur de la solution sera donc de la couleur complémentaire de celle absorbée.
On étudie le graphe de complémentarité des couleurs pour la déterminer :
D'après la courbe, la couleur de la solution devrait donc être orange.
Que se passerait-il si la solution, au lieu d'être éclairée par de la lumière blanche, l'était par une lumière bleue ?
La solution est de couleur orange. Or le orange est composé des couleurs rouge (couleur primaire) et jaune en synthèse additive. La solution renvoie donc ces deux couleurs contenues dans la lumière rouge mais pas l'autre couleur primaire, le bleu.
Par conséquent, la solution, orange en lumière blanche, apparaîtra noire en lumière bleue car elle ne renverra rien et que le noir correspond à l'absence de couleur.