Chromatographie : les couleurs cachées des feutres
« Les couleurs cachées »
- ÂgeDès 6 ans
- Durée20 min + attente
- AdulteAdulte dans la pièce
- OùSur une table
Un trait noir peut-il cacher du bleu, du violet ou du jaune ? Cette expérience de chromatographie au feutre te permet d’observer en famille comment l’eau et le papier séparent les couleurs d’une encre. Dès 6 ans, avec un adulte dans la pièce, tu peux faire d’une bande de papier une piste d’enquête.
Attente : 10 à 20 minutes
La question
La couleur d’un feutre noir est-elle vraiment une seule couleur ?
Ton idée
Que va-t-il se passer, à ton avis ? Choisis une idée avant de commencer.
Le matériel
- 1, à partager en 3 bandes au maximum Filtre à café blanc, ou feuille d’essuie-tout blanche
- 3, dont le noir pour l’expérience principale Feutres à l’eau : noir, vert et marron
- 1 gobelet avec 1 cm d’eau Gobelet, de préférence en plastique transparent, contenant de l’eau à température ambiante
- 1 Crayon
- 1 Trombone
- 1 Plateau ou torchon pour protéger la table
- 1 Carnet de scientifique
L’expérience
- 1
Installe le gobelet sur une table protégée par un plateau ou un torchon. Vérifie avec l’adulte que l’eau forme une couche de 1 cm et que les trois feutres sont bien des feutres à l’eau.
Prévois 5 minutes de préparation, environ 15 minutes pour l’expérience, avec une montée de l’eau à observer pendant 10 à 20 minutes selon le papier.
- 2
Détache à la main une bande de papier d’environ deux doigts de largeur, assez longue pour descendre dans le gobelet depuis son bord supérieur. Avec un filtre à café, sépare les deux épaisseurs pour ne garder qu’une épaisseur de papier.
Garde le reste du papier au sec pour le nouveau défi.
- 3
Au crayon, trace un petit repère à environ 2 cm du bas de la bande. Sur ce repère, dépose au feutre noir une tache compacte, de la taille d’un petit pois, puis laisse-la sécher pendant une minute.
Le repère au crayon reste discret : il ne se déplace pas avec l’eau comme les colorants de l’encre.
- 4
Attache le haut de la bande au crayon avec le trombone, puis pose le crayon en travers du gobelet. Ajuste la suspension pour que seuls les 5 premiers millimètres du bas du papier trempent dans l’eau : la tache noire doit rester au-dessus de la surface.
La bande doit pendre librement, sans être plaquée contre la paroi.
- 5
Observe l’eau qui monte dans le papier sans déplacer le montage. Compare le bord de la zone humide et les traces colorées pendant 10 à 20 minutes, en arrêtant plus tôt si l’eau arrive près du trombone.
Regarde régulièrement : certaines bandes colorées sont plus faciles à distinguer pendant leur déplacement.
- 6
Soulève le crayon pour retirer la bande, puis marque immédiatement au crayon la limite atteinte par l’eau. Détache le papier et laisse-le sécher à plat sur le plateau ou le torchon.
- 7
Compte les zones de couleurs que tu distingues sur la bande sèche, puis remets le trombone à l’adulte pour le rangement.
Observe
Une zone humide progresse du bas vers le haut du papier, au-delà de la surface de l’eau du gobelet. Quand elle atteint la tache, l’encre s’étale et une partie de ses colorants monte avec elle. Avec beaucoup de feutres noirs à l’eau, plusieurs zones colorées apparaissent, mais leur nombre et leur couleur dépendent de l’encre utilisée. Certaines traces restent près du départ tandis que d’autres se trouvent plus haut. Si tu ne distingues qu’une seule zone, cela ne prouve pas que l’encre contient un seul colorant.
À noter dans ton carnet
- La couleur du feutre et le type de papier utilisé.
- Le nombre de zones colorées visibles et leur ordre, du bas vers le haut.
- La position de la tache de départ et celle de la limite atteinte par l’eau.
- L’apparition éventuelle d’une couleur que tu n’attendais pas.
Comprendre
L’eau monte dans les tout petits espaces du papier et emporte les colorants de l’encre. Le papier retient certains colorants davantage que d’autres : ils peuvent ainsi se séparer.
Une encre noire peut être un mélange de plusieurs colorants. Ensemble, ils absorbent une grande partie de la lumière visible et donnent une impression de noir. En les séparant, on peut retrouver des teintes que l’œil ne distinguait pas dans la tache initiale.
Le papier est constitué de fibres et de minuscules espaces reliés entre eux. L’eau mouille ces fibres et progresse dans ces petits espaces : c’est la capillarité. Tu connais déjà ce phénomène lorsqu’un coin d’essuie-tout absorbe une petite flaque et que la zone humide s’étend au-delà du point de contact.
Quand l’eau atteint la tache, elle dissout les colorants qui peuvent se dissoudre dans ces conditions. Chaque colorant interagit à la fois avec l’eau qui avance et avec le papier qui reste en place. Un colorant davantage retenu par le papier progresse moins loin ; un autre, davantage entraîné par l’eau, avance plus loin. La séparation ne s’explique donc pas simplement par des couleurs qui seraient plus lourdes que les autres.
La tache de départ doit rester au-dessus de l’eau du gobelet pour que les colorants voyagent le long du papier plutôt que de se disperser directement dans le gobelet. On appelle cette méthode une chromatographie sur papier. L’eau est ici la phase mobile, car elle se déplace, tandis que le papier constitue le support fixe de la séparation.
Une seule bande visible ne permet pas de conclure qu’il n’existe qu’un seul colorant : plusieurs peuvent avancer presque ensemble ou être difficiles à voir. Le résultat dépend de la composition du feutre, du papier et du liquide utilisé. Une bonne conclusion décrit donc ce que cette expérience montre, sans affirmer davantage.
- Chromatographie
- Méthode permettant de séparer les constituants d’un mélange grâce à leurs déplacements différents entre un support fixe et un fluide mobile.
- Capillarité
- Phénomène qui permet notamment à l’eau de progresser dans les très petits espaces d’un matériau comme le papier.
- Colorant
- Substance qui donne une couleur ; dans cette expérience, les colorants de l’encre peuvent être entraînés par l’eau.
- Phase mobile
- Liquide qui se déplace et entraîne les constituants du mélange dans cette expérience : ici, c’est l’eau.
- Front de l’eau
- Limite la plus avancée de la zone de papier mouillée.
Nouveau défi : Le vert et le marron cachent-ils aussi des couleurs ?
Utilise les deux bandes restantes pour tester le feutre vert puis le feutre marron, avec le même montage et la même eau, sans en ajouter. Avant chaque essai, prédis les couleurs possibles et conserve une tache de départ de même taille, placée à la même distance du bas. Si l’eau du gobelet s’est nettement colorée, arrête la comparaison et note que les conditions ont changé.
Autres idées à tester
- Sur la bande sèche, observe les couleurs en regardant d’abord l’ensemble, puis chaque zone séparément : ton décompte reste-t-il le même ?
- Pour un autre essai réalisé à la place du défi, utilise une bande restante avec une tache noire plus petite. Cherche si les limites entre les couleurs deviennent plus faciles à distinguer, en gardant le même montage.
Ranger et jeter
L’adulte vérifie que le trombone et les trois capuchons sont présents. Referme les feutres, range le crayon et le trombone, puis essuie la table et le gobelet. Conserve les bandes sèches dans le carnet si tu souhaites garder une trace.
La petite quantité d’eau légèrement teintée peut aller à l’évier, avec un rinçage à l’eau claire. Les bandes encrées non conservées vont à la poubelle des déchets résiduels ; aucun morceau de papier ne va dans l’évier.
Pour les enseignants et les animateurs
- Classes
- Cycle 2 : CP-CE2, dès 6 ans ; cycle 3 : CM1-6e.
- Notion
- Séparation des constituants d’un mélange par chromatographie sur papier ; déplacement de l’eau par capillarité.
- Compétences
- Formuler une hypothèse et la confronter à une observation.
- Suivre un protocole en respectant des conditions de comparaison.
- Décrire et représenter un résultat avec un vocabulaire précis.
- Distinguer une observation d’une conclusion.
- En classe
- Pour 25 élèves, constituez cinq groupes de cinq et prévoyez une liste complète de matériel par groupe. Répartissez les rôles : préparation du papier, dépôt d’encre, installation, observation et compte rendu. Comptez 5 minutes de préparation, environ 15 minutes d’expérience et une attente observable de 10 à 20 minutes selon le papier ; utilisez cette attente pour les dessins et les échanges. À la mise en commun, comparez les résultats sans imposer un nombre attendu de couleurs et vérifiez le retour de chaque trombone.
- À la fin, l’élève sait…
- L’élève doit pouvoir expliquer que l’eau monte dans le papier, que certaines encres contiennent plusieurs colorants et que ceux-ci peuvent se déplacer différemment. Il doit aussi savoir qu’une zone unique ne démontre pas à elle seule la présence d’un seul colorant.
Questions fréquentes
Pourquoi le feutre noir ne donne-t-il pas plusieurs couleurs chez nous ?
La composition des encres varie d’un feutre à l’autre. Certains colorants se séparent peu avec l’eau et le papier choisis, ou donnent des traces trop proches pour être distinguées. Vérifiez que la tache est petite, sèche au départ et située au-dessus de la surface de l’eau. Vous pouvez ensuite utiliser les feutres vert et marron prévus, sans ajouter de matériel.
Peut-on utiliser de l’essuie-tout à la place du filtre à café ?
Oui, l’essuie-tout blanc fait partie du matériel autorisé. Ses reliefs et sa structure peuvent toutefois donner des traces moins régulières qu’un filtre à café. Pour comparer deux feutres, utilisez le même type de papier et des bandes de dimensions proches. Notez le papier choisi afin de pouvoir interpréter les différences.
La tache s’est dispersée dans l’eau : que s’est-il passé ?
La tache était probablement trop basse ou la bande est descendue dans le gobelet. L’encre s’est alors dispersée dans l’eau au lieu de suivre une piste sur le papier. Avant un nouvel essai avec une bande restante, vérifiez que seuls les 5 premiers millimètres du papier trempent. Si l’eau est nettement colorée, arrêtez et conservez cet essai comme observation d’un protocole à ajuster.
Vérifiée avant publication
Cette expérience a été relue le 15 octobre 2026 par notre contrôle de sécurité et notre contrôle scientifique : 56 phrases relues une à une, dont 21 appuyées par une citation des sources ci-dessous ; aucune erreur restante.
