Chapitre 5. Matière colorée

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1 Chapitre 5 Matière colorée

2 I. Qu est-ce qui colore la matière? Il y a 2 catégories de molécules colorées en fonction de leur solubilité dans le milieu qu elles colorent : Les colorants : espèces solubles dans leur milieu d emploi. Les pigments : espèces insolubles dans leur milieu d emploi. Ces molécules peuvent être extraites à partir de plantes ou d insectes, ou synthétisées dans des laboratoires.

3 Dans les deux cas, l espèce chimique obtenue peut être identifiée par chromatographie (pour vérification). La matière apparaît colorée car ces molécules absorbent une partie des radiations du visible. Leur couleur est obtenue par synthèse soustractive.

4 II. Molécules et couleurs 1) Les molécules organiques Une molécule est un édifice électriquement neutre composé d atomes liés entre eux par des liaisons. Une molécule organique est une molécule composée essentiellement des atomes de carbone et d hydrogène. Elle peut contenir également les éléments oxygène, azote, phosphore, fer etc.. L atome de carbone échange toujours 4 liaisons covalentes tandis que l atome d hydrogène n en échange qu une. Il existe plusieurs types de liaison : simple, double ou triple.

5 L enchaînement des atomes de carbone constituant une molécule organique est appelé chaîne carbonée. A chaque molécule on associe un nom et une formule brute qui indique sa composition atomique. 2) Lien entre couleur et structure Deux doubles liaisons entre atomes sont dites conjuguées si elles ne sont séparées que par une liaison simple.

6 Une molécule organique est colorée si elle contient un nombre suffisamment grand de doubles liaisons conjuguées successives (au moins 7, en l absence de groupe caractéristique). La présence d un groupe caractéristique ( - OH, - Cl, - OCH 3, - NH 2, etc.) dans une molécule peut rendre cette molécule colorée alors qu elle possède moins de 7 doubles liaisons conjuguées successives. Cette présence influe sur le domaine de radiations absorbées modifiant ainsi la couleur de la molécule.

7 3) De quoi dépend la couleur d un matériau? Plusieurs facteurs peuvent influencer la couleur d un matériau : - le ph du milieu dans lequel le colorant est en solution. Leur molécule possède généralement plusieurs groupements OH. Ils peuvent être utilisés pour connaître la valeur du ph du milieu : ce sont des indicateurs colorés de ph.

8 - la nature du solvant ou de la fibre textile dans le cas d une teinture (doc. 14 p.104) - autres facteurs possibles : le dioxygène de l air, une irradiation lumineuse modifie la couleur des espèces photochromes (utilisées dans les verres de lunettes). D autres molécules sont sensibles à une variation de température ou d humidité.

9 III. Solutions colorées Une solution se comporte comme un filtre coloré, sa couleur résulte de la synthèse additive des radiations transmises. Elle est donc complémentaire de la couleur absorbée. Exemple : Spectre lumineux et spectre d absorption correspondant d une solution de bleu patenté

10 On définit l absorbance A d une solution : c est une grandeur, sans unité, qui caractérise l intensité de la radiation de longueur d onde absorbée par une espèce colorée en solution. Elle est mesurée à l aide d un spectrophotomètre.

11 Une espèce chimique est ainsi caractérisée par son spectre d absorption. C est la courbe représentant l absorbance en fonction de la longueur d onde. Sur le spectre, on repère ensuite la longueur d onde max pour laquelle l absorbance est maximale.

12 1) Absorbance et concentration Pour une longueur d onde donnée, l absorbance A d une espèce en solution est proportionnelle à la concentration molaire c de cette espèce en solution et à la longueur l de solution traversée. C est la loi de Beer-Lambert : A = ε. l. c avec : coefficient d absorption molaire, grandeur qui dépend de la nature de l espèce chimique, de la longueur d onde et de la température.

13 La loi de Beer-Lambert est additive : lorsque plusieurs espèces colorées sont en solution, l absorbance de la solution est la somme des absorbances des différentes espèces colorées. 2) Dosage spectrophotométrique Un dosage permet de déterminer la concentration d une espèce chimique en solution.

14 Il existe deux grands types de dosage : Par titrage : l espèce dosée participe à une réaction chimique. Par étalonnage : on compare une propriété physique d un échantillon à la même propriété physique d une série de solutions étalons contenant la même espèce chimique à des concentrations différentes connues. Le dosage spectrophotométrique est un dosage par étalonnage.