Réactions chimiques de mise en évidence de quelques corps utiles en SVT (à l'école)

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une source incontournable désormais: Travaux pratiques de biologie, Didier Pol, Bordas, 1994

CO2
glucides
lipides
protides
acides nucléiques
éléments minéraux

mettre en évidence le dioxyde de carbone

je renvoie à la page sur les carbonates et sur les expériences proposées dans le cadre du défisciences sur l'air (extrait ci-dessous).

* l'eau de chaux est le moyen le plus connu mais on peut aussi utiliser l'eau de baryte :
- pour l'eau de baryte on dissous de l'hydroxide de barium ou de l'oxyde de barium dans de l'eau jusqu'à saturation (arrêt de la dissolution: la poudre ne se dissous plus et reste au fond malgré une forte agitation). Laisser reposer plusieurs heures. Filtrer. Conserver dans un flacon à l'abri de l'air. Donne un précipité blanc (carbonate de baryum) en présence de CO2.
- pour l'eau de chaux, même protocole que pour l'eau de baryte mais en utilisant de l'hydroxyde de calcium ou de l'oxyde de calcium. Donne un précipité blanc de carbonate de calcium en présence de CO2. Cette fois ces deux réactions sont assez caractéristiques du CO2 mais il existe cependant des difficultés à leur utilisation. Il n'est pas rare qu'une eau de chaux "éventée" présente un précipité au fond qui n'est pas de CaCO3 mais un résidu lié à la saturation du produit utilisé pour la fabrication de l'eau de chaux. Il faut donc utiliser une eau de chaux "fraîchement préparée". Ensuite si on fait buller lentement du CO2 dans de l'eau de chaux, un précipité s'observe mais de façon transitoire. Si l'on agite fortement le flacon, le précipité disparaît. Pour plus de détails sur les réactions en jeu avec les carbonates, voir une petite page sur la géochimie des carbonates.

* on peut aussi "utiliser" un animal comme un insecte qui cesse toute activité mais ne meurt pas dans une atmosphère de dioxyde de carbone presque pur. Placé à nouveau à l'air libre, il reprend une activité normale en une dizaine de minutes. Le dioxyde de carbone n'est pas un gaz mortel mais un insecte ne peut pas y vivre normalement.

* le bleu de bromothymol (BBT) est un colorant qui, de bleu en équilibre avec l'air libre, vire au jaune en présence d'une atmosphère riche en CO2. En fait cet outil est assez difficile à manier car le BBT est un indicateur de pH (acidité) qui vire du jaune au bleu entre 6,0 et 7,6 unités pH; c'est donc la dissolution du CO2 dans l'eau qui donne des ions acides: HCO3- et CO32- qui est ainsi mesurée; il n'y a pas de spécificité de la réaction vis-à-vis du CO2 : on peut ajouter une goutte de jus de citron pour faire passer le bleu au jaune. On peut aussi utiliser le rouge de crésol qui passe de l'orange au pourpre entre 7,0 et 8,8 unités pH. Mais aussi le rouge neutre qui passe du rouge au jaune orangé entre 6,8 et 8,0; ou encore le rouge de phénol qui passe du jaune au rouge entre 6,6 et 8,2.

CO2
glucides
lipides
protides
acides nucléiques
éléments minéraux

mise en évidence des glucides

* le goût sucré n'est pas bien sûr un critère suffisant: certains glucides n'ont pas de pouvoir sucrant (le maltose par exemple) et inversement, ne serait-ce que la saccharine (voir je goûte avec ma bouche). Mais le gustation reste un test simple, bon marché, si le produit à goûter est inoffensif.

* les bandelettes réactives disponibles dans le commerce (en pharmacie) et basées sur le principe d'un dosage enzymatique; le prix variant en fonction de la précision: «Clinistix» pour la simple détection du glucose (dans les urines), «Dexstrostix, Glucofilm et Glucostix» (prévues pour le dosage sanguin) pour une estimation semi-quantitative visuelle ou quantitative à l'aide d'un colorimètre spécialisé.

* l'eau iodée (lugol) colore l'amidon en bleu et le glycogène en brun acajou plus ou moins foncé selon la concentration.
ATTENTION: la coloration de l'amidon n'apparaît pas ou disparaît si le pH est basique ou si l'on chauffe.
Pour réaliser du lugol, on dissous 2 g d'iodure de potassium dans un peu d'eau distillée, on ajoute alors 1 g d'iode et l'on complète à 100 mL (ou moins si l'on désire une concentration plus élevée).

* la paroi cellulosique (la cellulose est un glucide complexe) des cellules des plantes peut être colorée en rose par le carmin aluné (voir TP de seconde: coloration de coupes végétales). Le carmin aluné se prépare en faisant bouillir pendant une heure 1 g de carmin et 4 g d'alun de potassium dans 100 mL d'eau distillée. Après filtration, le colorant est stabilisé par l'ajout de 1 mL de formol. (La lignine, qui est un composé phénolique mais pas un glucide est colorée en vert par le vert d'iode lors des colorations habituelles).

mise en évidence des lipides

* les graisses laissent une tâche "grasse" sur du papier; cette tâche ne s'évaporant pas lorsque l'on chauffe.

* les lipides, moins denses que l'eau et non miscibles facilement à l'eau peuvent tout simplement être visualisés en les déposant délicatement à la surface d'un récipient en verre contenant de l'eau: ils flottent sur l'eau Ceci ne constitue pas bien sûr une mesure ou une détermination mais n'est qu'une comparaison de densités.

* si l'on ajoute une cuillèrée à café d'huile au fond d'un petit pot de bébé rempli à la moitié d'eau et que l'on agite fortement, on obtient une émulsion non stable: l'eau et l'huile, non miscibles se séparent en quelques minutes. Si l'on ajoute alors en plus quelques gouttes de liquide vaisselle concentré et que l'on agite à nouveau fortement le mélange eau-huile, celui-ci ne se sépare plus: le liquide vaisselle, en diminuant la tension superficielle de l'interface eau-huile, permet de stabiliser les gouttes d'huile dans le mélange eau-liquide vaisselle : l'émulsion est stable (voir aussi bulles dans la page pour le défisciences sur l'air). Cette manipulation n'est pas spectaculaire mais peut permettre de comprendre que les lipides, constituants principaux de la membrane des cellules, forment ainsi une couche limite fluide à la surface des cellules.

mise en évidence des protides

* le réactif du biuret prend une coloration violette en présence de laisons peptidiques (plus de 2) qui relient les acides aminés composant les protides.
Le réactif du biuret (1L de solution) se prépare en dissolvant 3 g de sulfate de cuivre (5H2O) et 9 g de tartrate de sodium et potassium dans 500 mL de soude (à 0,2 mol/L). On ajoute alors 5 g de iodure de potassium et on complète à 1L avec la soude.

* La réaction xanthoprotéique est une mise en évidence de certains acides aminés (cycliques: phénylalanine, tyrosine...) par coloration jaune à l'acide nitrique.

CO2
glucides
lipides
protides
acides nucléiques
éléments minéraux

mise en évidence des acides nucléiques in situ (dans les cellules)

* le vert de méthyle colore l'ADN (chromatine) en vert et la pyronine colore l'ARN (notamment le nucléole) en rose (la manipulation peut être faite sur un épiderme interne d'oignon fraîchement prélevé et coloré 2 min par le vert de méthyle-pyronine, rinçé puis observé entre lame et lamelle dans une goutte d'eau (les noyaux sont colorés en vert et une granulation rose apparaît dans le nucléoplasme).

mise en évidence des éléments minéraux

les produits les plus dangereux sont marquées d'un (dangereux à la manipulation, bien sûr, et encore plus à l'ingestion car dans ce cas presque tous ces produits peuvent être dangereux)

* le carbonate de calcium (CaCO3) fait effervescence (des petites bulles se forment à la surface) à l'acide (acide chlohydrique HCl ou même acide acétique = vinaigre), ce qui permet de distinger un calcaire d'une roche métamorphique quartzique, ce qui n'est pas toujours facile.

* pour les éléments minéraux en solution les réactions sont simples et rapides mais les produits ne sont pas toujours accessibles (pensez aux lycées et collèges) et surtout peuvent être dangereux;
anions (ions chargés négativement)
cations (ions chargés positivement)
carbonates
( CO32- ) et bicarbonates
( HCO3- )

an ajoutant du calcium (Ca2+) un principité blanc de carbonate de calcium se forme

ammonium
( NH4+ )

on observe une coloration orange avec le réactif de Nessler
Travaux pratiques de biologie, Didier Pol, Bordas, 1994 , p 221 - 5.12

chlorures
( Cl- )

le nitrate d'argent (AgNO3) à 50g/L forme un précipité blanc de chlorure d'Ag qui noircit à la lumière (AgCl)

calcium
( Ca2+ )

il se forme un précipité blanc avec une solution d'oxalate d'ammonium à 50g/L dans l'eau distillée

nitrates
( NO3- ) et
nitrites
( NO2- )

la diphénylamine sulfurique (dissoudre quelques cristaux de sulfate de phénylamine dans de l'acide sulfurique pur) se colore en violet et le réactif au sulfate ferreux (dissoudre quelques cristaux de sulfate ferreux dans de l'acide sulfurique pur) en rose violacé

cuivre
( Cu+ ) et ( Cu2+ )

il donne une coloration rose avec le réactif de Kastle-Meyer (porter à ébullition jusqu'à décoloration un mélange de 2g de phénolphtaléine, 20 g de potasse, 10 g de zinc en poudre dans 100 mL d'eau distillée) ; utiliser 1 mL de réactif pour 10 mL de solution à tester et 0,5 mL de peroxyde d'hydrogène (l'eau oxygénée)

phosphates
( PO43- )

ils forment un précipité jaune avec le nitromolybdate d'ammonium (15 g de molybdate d'ammonium, 15 mL d'acide nitrique, 5 mL d'acide sulfurique et 100 mL d'eau distillée ) à chaud et un précipité blanc avec le réactif ammoniaco-magnésien à froid (150g de chlorure d'ammonium et 150 g de chorure de magnésium à diluer dans au moins 1 L d'eau distillée; pH alcalin à ajuster avec de l'ammoniaque éventuellement)

fer
( Fe2+ ) et ( Fe3+ )

donne une coloration rouge à froid avec le thiocyanate de potassium à 20 g/L dans l'eau distillée

potassium
( K+ )

forme un précipité jaune avec le cobaltnitrite de sodium ou des cristaux en aiguilles avec l'acide picrique concentré

sulfates
( SO42- )

ils forment un précipité blanc avec le chlorure de baryum à 100 g/L dans l'eau distillée et en présence de quelques gouttes d'acide chlorhydrique

sodium
( Na+ )

la plus facile: tremper un agitateur dans la solution et passer à la flamme : une couleur jaune est caractéristique du sodium

CO2
glucides
lipides
protides
acides nucléiques
éléments minéraux

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