Identification d'espèces chimiques : cours de Seconde

Publié le 9 novembre 2026 · Mis à jour le 9 novembre 2026 · Signaler une erreur

L'essentiel

Une espèce chimique est un ensemble d'un très grand nombre d'entités identiques ; on l'identifie grâce à des caractéristiques propres.¹
On peut comparer une grandeur mesurée (température, masse volumique) à des données tabulées pour trouver de quelle espèce il s'agit.¹
Les tests chimiques et la chromatographie sur couche mince servent à identifier et à caractériser des espèces, y compris dans un mélange.¹
En chromatographie, deux espèces identiques parcourent la même distance : on compare les taches et on calcule le rapport frontal $R_f = d/D$ .
En astronomie, on reconnaît les espèces à distance grâce aux raies de leur spectre.²

Pourquoi identifier une espèce chimique ?

Un flacon sans étiquette, une boisson dont on veut vérifier la composition, un médicament, un échantillon d'eau d'une rivière : dans tous ces cas, une question revient. De quoi est fait ce que j'ai sous les yeux ? Répondre demande une méthode, car l'aspect ne suffit presque jamais. Deux liquides incolores peuvent être très différents, et deux solides blancs aussi.

Ce cours s'appuie sur ce que tu as vu au collège et dans le chapitre sur les corps purs et les mélanges. Il t'apprend à passer de l'observation à une conclusion argumentée : « cette espèce est présente » ou « cette espèce n'est pas présente ». Le programme de Seconde place l'espèce chimique au centre de la description de la matière à l'échelle macroscopique.¹

Espèce chimique, corps pur et mélange

Il existe des espèces moléculaires, formées de molécules, et des espèces ioniques, formées d'ions. Une espèce ionique est globalement neutre : c'est l'électroneutralité.¹ Un cristal de sel de cuisine contient ainsi des ions positifs et des ions négatifs en proportions telles que la charge totale est nulle.

Espèce chimique

Corps pur
- Une seule espèce
- Eau distillée
Mélange
- Plusieurs espèces
- Air
- Eau minérale
Moléculaire
- Formée de molécules
Ionique
- Formée d'ions
- Électroneutre

Carte des notions du chapitre · Les notions de base de la description de la matière.

Identifier avec des données tabulées

Chaque espèce chimique possède des caractéristiques qui lui sont propres. On les mesure une fois pour toutes, puis on les rassemble dans des tableaux. Le programme demande justement d'identifier une espèce à partir de données tabulées.¹

La démarche est simple : on mesure la même grandeur sur l'échantillon inconnu, puis on cherche dans le tableau l'espèce dont la valeur correspond.

Quelle technique pour quelle situation ?
Situation	Technique	Ce qu'on obtient
Corps pur inconnu	Mesure et données tabulées	Espèce compatible
Espèce précise à chercher	Test chimique	Présente ou non détectée
Mélange avec références	CCM	Taches à comparer
Astre lointain	Spectre de la lumière	Raies caractéristiques

Quelle technique pour quelle situation ? · Quatre techniques, quatre usages.

Les tests chimiques

Chaque test est associé à une espèce précise. Quand on réalise le test, on observe, puis on compare avec ce que le protocole annonce pour un résultat positif. Le résultat est positif si l'observation annoncée apparaît, négatif sinon. Un test négatif n'est pas un échec : il apporte l'information que l'espèce n'est pas présente (ou pas en quantité suffisante).

Un test sert aussi de vérification. Quand une chromatographie ou un tableau suggère qu'une espèce est présente, un test spécifique peut confirmer ou infirmer cette idée. Plus les méthodes concordent, plus la conclusion est solide.

La chromatographie sur couche mince

Que faire quand l'échantillon est un mélange ? Mesurer une température ne donne alors rien de net. Il faut d'abord séparer les espèces. La chromatographie sur couche mince (CCM) répond à ce besoin : le programme la cite parmi les techniques d'identification et de caractérisation des espèces chimiques.¹

DéposerÉchantillon et références sur la ligne tracée au crayon
ÉluerPlaque dans la cuve, éluant sous la ligne de dépôt
RepérerMarquer le front de l'éluant avant séchage
RévélerFaire apparaître les taches incolores
ComparerHauteurs des taches et rapport frontal

Réaliser une CCM · Le déroulé d'une chromatographie sur couche mince.

Reconnaître des espèces à distance : les spectres

Pour une étoile ou un nuage de gaz, impossible de prélever un échantillon. Les astronomes reconnaissent pourtant les espèces qui s'y trouvent. Ils analysent la lumière reçue : chaque espèce absorbe ou émet des photons à des longueurs d'onde particulières, ce qui produit des raies dans son spectre.² Ces raies jouent le rôle d'une signature.

Pour détecter une nouvelle espèce, on choisit un objet céleste où elle a des chances d'exister, puis on l'observe avec un télescope muni d'un spectrographe réglé sur la bonne longueur d'onde.² On compare ensuite le spectre obtenu à celui de l'espèce connue : c'est le même principe que la comparaison de taches en CCM, avec des raies à la place des taches.

Choisir sa méthode et rédiger sa conclusion

Aucune technique n'est la meilleure en toutes circonstances. Le choix dépend de ce que tu cherches et de l'état de l'échantillon.

Exercices corrigés

Exercice 1 Rapport frontal d'une tache

★☆☆Environ 8 min

Lors d'une chromatographie sur couche mince, la ligne de dépôt est à 10 mm du bas de la plaque. Le front de l'éluant est à 90 mm du bas de la plaque. Une tache de l'échantillon est centrée à 40 mm du bas de la plaque.

Calcule le rapport frontal de cette tache.

Indice 1

Les distances $d$ et $D$ se mesurent depuis la ligne de dépôt, pas depuis le bas de la plaque.

Indice 2

Calcule d'abord $d$ et $D$ puis leur quotient.

Voir la correction pas à pas

Calcule la distance parcourue par la tache : $d = 40 - 10 = 30$ mm.
Calcule la distance parcourue par l'éluant : $D = 90 - 10 = 80$ mm.
Applique la définition : $R_f = \dfrac{d}{D} = \dfrac{30}{80} = 0{,}375$ .
Vérifie que le résultat est compris entre 0 et 1 et qu'il n'a pas d'unité, car les deux longueurs sont en millimètres.

Le rapport frontal vaut environ $0{,}38$ . Ce nombre sans unité permet de comparer cette tache à celles d'autres chromatogrammes faits avec le même éluant et la même plaque.

Exercice 2 Quel est ce liquide ?

★★☆Environ 12 min

Un élève dispose d'un liquide incolore. Il en verse $V = 40{,}0$ mL dans une éprouvette graduée posée sur une balance tarée : la balance indique $m = 31{,}6$ g.

Données (masses volumiques) : éthanol $0{,}79$ g/mL ; eau $1{,}00$ g/mL ; glycérol $1{,}26$ g/mL ; huile de table $0{,}92$ g/mL.

Calcule la masse volumique du liquide en g/mL.
Quels liquides du tableau peut-on exclure ? Lequel reste compatible ?

Indice 1

La masse volumique est le quotient de la masse par le volume.

Indice 2

Compare ton résultat à chaque valeur du tableau, en éliminant celles qui sont éloignées.

Voir la correction pas à pas

Écris la relation : $\rho = \dfrac{m}{V}$ .
Remplace par les valeurs : $\rho = \dfrac{31{,}6 \text{ g}}{40{,}0 \text{ mL}} = 0{,}79$ g/mL.
Compare avec le tableau : 1,00 ; 1,26 et 0,92 g/mL sont trop éloignées de 0,79 g/mL.
Exclus donc l'eau, le glycérol et l'huile de table.
Conclus avec prudence : le liquide est compatible avec l'éthanol.

Le liquide a une masse volumique de $0{,}79$ g/mL : il est compatible avec l'éthanol. Pour confirmer, il faudrait une deuxième mesure ou un test chimique, car une seule grandeur ne prouve pas l'identité.

Exercice 3 Lire un chromatogramme

★★★Environ 15 min

On analyse un sirop coloré. Sur une plaque, on dépose à la même hauteur : le sirop (S), le colorant A (référence), le colorant B (référence) et le colorant C (référence). Après élution et séchage, on observe :

S : deux taches, à 24 mm et à 51 mm de la ligne de dépôt ;
A : une tache à 24 mm ;
B : une tache à 38 mm ;
C : une tache à 51 mm.

Le front de l'éluant est à 68 mm de la ligne de dépôt.

Le sirop est-il un corps pur ou un mélange ?
Quels colorants contient-il ?
Que peut-on dire du colorant B ?
Calcule le rapport frontal de la tache de C.

Indice 1

Compte les taches de S puis compare leurs hauteurs à celles des références.

Indice 2

Pour la question 4, utilise $R_f = d/D$ avec les distances depuis la ligne de dépôt.

Voir la correction pas à pas

Le sirop donne deux taches : c'est un mélange d'au moins deux espèces colorées.
La tache à 24 mm est à la même hauteur que A : le colorant A est présent.
La tache à 51 mm est à la même hauteur que C : le colorant C est présent.
Aucune tache de S n'est à 38 mm : le colorant B n'est pas détecté dans le sirop.
Calcule $R_f(\text{C}) = \dfrac{51}{68} = 0{,}75$ .

Le sirop est un mélange qui contient les colorants A et C, sans colorant B détectable par cette CCM. Le rapport frontal de C vaut $0{,}75$ .

Les questions qu'on se pose

Quelle différence entre identifier et caractériser une espèce chimique ?

Identifier, c'est dire de quelle espèce il s'agit. Caractériser, c'est relever des propriétés qui la décrivent, par exemple une température de changement d'état ou une masse volumique. Le programme associe les deux dans ses techniques d'analyse.¹ On caractérise souvent pour pouvoir identifier.

Pourquoi faut-il déposer des références en chromatographie ?

Sans référence, tu vois des taches mais tu ne sais pas à quelles espèces elles correspondent. La comparaison de hauteurs ne fonctionne qu'avec des espèces connues, déposées sur la même plaque et élues dans les mêmes conditions.

Que faire si deux espèces ont des caractéristiques très proches dans le tableau ?

Une seule grandeur ne suffit pas. Mesure une deuxième grandeur ou réalise un test chimique ciblé, puis vérifie que les résultats concordent. Rédige ensuite ta conclusion en disant « compatible avec » plutôt que « c'est certainement ».

Une chromatographie avec une seule tache prouve-t-elle que l'échantillon est un corps pur ?

Non, elle le suggère seulement. Une seule tache peut aussi venir d'espèces qui montent à la même hauteur avec cet éluant. Changer d'éluant ou compléter par une autre méthode permet de lever le doute.

Que demande-t-on à l'évaluation sur ce chapitre ?

Les compétences attendues portent surtout sur la mise en œuvre d'une méthode (tableau, test, CCM) et sur l'interprétation du résultat par une conclusion rédigée.¹ Entraîne-toi à écrire les trois temps : observation, comparaison, conclusion.

Sources

Physique-chimie, enseignement commun, classe de seconde (programme officiel), Ministère de l'Éducation nationale et de la Jeunesse. Consulté le 9 novembre 2026.
Liste d'espèces chimiques détectées dans le milieu interstellaire ou circumstellaire, Wikipédia. Consulté le 9 novembre 2026.

Les numéros dans le texte renvoient à ces sources. Une source qui ne dit pas ce qu'on lui fait dire ? Signale-le.

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L'essentiel

Pourquoi identifier une espèce chimique ?

Espèce chimique, corps pur et mélange

Identifier avec des données tabulées

Les tests chimiques

La chromatographie sur couche mince

Reconnaître des espèces à distance : les spectres

Choisir sa méthode et rédiger sa conclusion

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Exercice 1 Rapport frontal d'une tache

Exercice 2 Quel est ce liquide ?

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