On donne le protocole d'extraction de la bétanine, qui est utilisée comme colorant alimentaire :
- On écrase dans un mortier, avec un pilon, des betteraves râpées avec un solvant (ici, l'eau) jusqu'à ce qu'il se colore.
- Après avoir versé le broyat dans le bécher, on filtre avec le papier filtre mis dans l'entonnoir. Le filtrat est alors obtenu en utilisant l'eau comme solvant.
On donne la courbe d'absorbance de la bétanine :
À quoi sert la filtration dans ce protocole ?
La filtration dans ce protocole permet de ne laisser passer que la phase liquide donc l'eau (et la bétanine qui s'y est solubilisée) tandis que les morceaux de betteraves 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 la bétanine du reste des morceaux râpés dans lesquels elle se trouvait initialement.
La bétanine est-elle 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 betteraves râpées, la bétanine jouait donc le rôle d'un pigment puisqu'on a réussi à la solubiliser dans l'huile où elle joue donc le rôle de colorant.
- Dans les morceaux de betteraves, la bétanine est un pigment.
- Dans l'eau, elle est un colorant.
Quel est le rôle de l'eau ?
On se sert de l'eau pour extraire la bétanine présente dans les morceaux de betteraves râpées puisqu'elle a plus d'affinité avec ce liquide que le solide dans lequel elle se trouve initialement.
D'après la courbe, quelle sera la couleur d'une solution de bétanine ?
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 = 530 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 530 nm, on compare avec le spectre de la lumière visible ci-dessus.
On trouve donc un maximum d'absorption dans le vert.
Déduction de la couleur de la solution de bétanine
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 rouge.
Que se passerait-il si la solution, au lieu d'être éclairée par de la lumière blanche, était éclairée par une lumière verte ?
La solution est de couleur rouge, c'est-à-dire une couleur primaire en synthèse additive. La solution renvoie donc les couleurs contenues dans la lumière rouge mais pas les autres couleurs primaires, telles que le vert.
Par conséquent, la solution, rouge en lumière blanche, apparaîtra noire en lumière verte car elle ne renverra rien et que le noir correspond à l'absence de couleur.