Lycée Joliot Curie à 7 PHYSIQUE - Chapitre IV Classe de 1 ère S

Transcription

1 Lycée Joliot Curie à 7 PHYSIQUE - Chapitre IV Classe de 1 ère S cours n 4 «Pigments et colorants» Les compétences à acquérir - Faire la différence entre un colorant et un pigment - Savoir que les molécules de la chimie organique sont constituées principalement des éléments C et H. - Reconnaître si deux doubles liaisons sont en position conjuguée dans une chaîne carbonée. - Établir un lien entre la structure moléculaire et le caractère coloré ou non coloré d une molécule. - Connaître la loi Beer Lambert A = k x C - Pratiquer une démarche expérimentale pour déterminer la concentration d'une espèce colorée à partir d'une courbe d'étalonnage en utilisant la loi de Beer-Lambert. - Repérer expérimentalement des paramètres influençant la couleur d une substance (ph, solvant,etc.). Notions abordées dans les classes précédentes : - La lumière blanche est constituée d un spectre colorée dont une partie peut être absorbée au passage d un filtre coloré. - Une radiation monochromatique est caractérisée dans l air ou dans le vide, par une longueur d onde - Connaître la concentration molaire et massique I- Quelle différence entre un pigment et un colorant? C est une question de. Dans l industrie, on utilise lise des colorants et des pigments pour colorer les objets ou aliments de la vie courante. 1- Les colorants : Les colorants sont dans leur milieu où ils sont dispersés. La solution qui les contient, bien que colorée, est transparente : une partie du rayonnement visible est et le reste est. Les colorants se comportent comme des filtres colorés et leur couleur est obtenue par synthèse Remarque : Ils sont utilisés dans l alimentation, le textile. 2- Les pigments : Les pigments (latin pigmentum, matière colorante) sont dans le milieu où ils sont dispersés. Remarque : Ils sont utilisés dans cours n 4 «Pigments et colorants» Page 1

2 II-Quelle est la relation entre la couleur et la structure de la moléculaire d un pigment ou d un colorant? 1-Structure moléculaire et caractère coloré d'une espèce chimique a- Les molécules organiques Les molécules organiques sont essentiellement constituées d'atomes. Rq : on utilise souvent les formules topologiques pour représenter les molécules organiques mais dans cette représentation, les atomes C et H ne sont pas explicitement représentés! Représentation topologique : La formule topologique est utilisée pour simplifier les écritures des molécules organiques. Dans la formule topologique d une molécule organique : - la chaine carbonée est représentée par une ligne brisée ; - seuls, les atomes autres que ceux de carbone et d hydrogène sont écrits, ainsi que les atomes d hydrogène liés à ces atomes. Les doubles liaisons sont représentées par un double trait. b- Les molécules à liaisons conjuguées Définition : deux doubles liaisons entre atomes sont dites si elles ne sont séparées que par une. Une molécule organique qui est constituée d'une alternance ininterrompue d'au moins 7 liaisons conjuguées et en l'absence de groupe caractéristique, forme un matériau. c- Rôle des groupes caractéristiques La présence de groupes caractéristiques (appelés auxochromes), OH, OCH 3, NH 2, X (pour les halogènes), N(CH 3 ) 2, dans une molécule de la matière colorée peut influencer la couleur des molécules (augmentation de l'intensité de la couleur ou modification de la couleur). C est pourquoi des composés présentant la même structure de base ont. cours n 4 «Pigments et colorants» Page 2

3 2-Quels sont les facteurs pouvant influer sur la couleur d une solution? Cf TP «En Couleur, c est Trop Chou!» le du milieu dans lequel la molécule est en solution. Ces molécules sont souvent utilisées comme indicateurs coloré par ex : formes basique et acide de l hélianthine. la du solvant (I 2 est brun dans un solvant polaire, sinon il est violet). La de la solution peut modifier l intensité de l intensité de la couleur de la solution Plus une solution sera concentrée et plus elle sera sombre. III-Absorbance des solutions : 1- Qu est-ce que l absorbance d une solution? Le chimiste va mesurer la quantité de lumière absorbée par la solution pour chaque longueur d onde de la lumière blanche par une nouvelle grandeur : l absorbance, notée A est. Pour un chimiste, le spectre d absorption d une solution est la courbe qui donne A en fonction de lambda. Exemples : Solution de sulfate de cuivre et solution de permanganate de potassium spectres d absorption de l eau et d une solution de sulfate de cuivre. spectres d absorption de l eau et d une solution de permanganate de potassium. spectre d absorption (du chimiste!) d une solution de sulfate de cuivre. spectre d absorption d une solution de permanganate de potassium. L absorbance se mesure à l aide d un. 2- Loi de Loi de Beer-Lambert La loi de Beer-Lambert exprime le fait que, pour une longueur d onde donnée, l absorbance A d une solution est à la concentration C (massique ou molaire) de la solution. A est sans Si C est en g.l -1 ; k est en Si C est en mol.l -1 ; k est en. k dépend de : l épaisseur de solution traversée par la lumière, l espèce chimique, la longueur d onde, la température. cours n 4 «Pigments et colorants» Page 3

4 3- Application au dosage par étalonnage : Doser une espèce chimique en solution, c est déterminer sa. Pour doser une espèce chimique colorée en solution, il faut effectuer des mesures d absorbance à la longueur d onde m où l absorption est. Par d une solution mère de concentration connue, on prépare une. Les mesures d absorbance pour les solutions ainsi préparées permettent de tracer la courbe d étalonnage, qui est une droite qui passe par l origine, d équation. En mesurant l absorbance de la solution de concentration C inconnue, et à l aide de la courbe d étalonnage, on en déduit la valeur de C. FICHE METHODE n 1 : Dissolution d une espèce chimique dans un solvant et FICHE METHODE n 2 : Dilution d une solution 4- Dissolution et dilution : a- dissolution : On souhaite réaliser une solution sucrée en utilisant du saccharose de formule brute C 12 H 22 O 11 Pour cela, on pèse une masse de saccharose m sac = 5,7 g que l on dissout dans une fiole jaugée de volume Vsol=100 ml. Calcul de la concentration massique Cm Calcul de la concentration molaire C sac cours n 4 «Pigments et colorants» Page 4

5 Relation entre la concentration massique Cm et la concentration molaire C sac : b- Dilution : Solution mère S 0 de concentration C 0 et de volume V 0 = 100 ml Une solution fille S f de volume V f et de concentration C f est obtenue en prélevant, avec une pipette jaugée, un volume Vp de la solution mère. Deux cas possibles dans lors d un tp On souhaite fabriquer une solution fille de volume V f = 100 ml en diluant 20 fois une solution mère de concentration C o inconnue. On connait la concentration de la solution mère C 0 = 2, mol/l et on souhaite fabriquer une solution fille de concentration C f =5, mol/l et de volume Vf= 200 ml. Quel volume Vp faut-il prélever? Quel volume Vp faut-il prélever? cours n 4 «Pigments et colorants» Page 5