Les colorants







 

Cours de chimie – niveau classe de première S – partie « Couleurs et images – Matières colorées » (structure et propriétés de la matière)

  1. Définition
  2. Distinction entre colorants et pigments
  3. Colorants organiques
  4. Origine des colorants
  5. Influence du pH
  6. Influence du solvant
  7. Influence de la température
  8. Influence de la concentration
  9. Synthèse soustractive des couleurs
  10. Mélange de colorants

Définition

Un colorant est une espèce chimique solide ou liquide qui se dissout dans le milieu où elle est introduite (forme un mélange homogène) et modifie sa couleur.

Ils sont présents par exemple dans les encres, les aliments (en tant qu’additifs alimentaires), les matières plastiques.

Distinction entre colorants et pigments

Les colorants ne doivent pas être confondus avec les pigments. Ces derniers modifient aussi la couleur des substances auxquelles ils sont mélangés mais ils ne s’y dissolvent pas. Ils forment donc des mélanges hétérogènes et le plus souvent se dispersent sous forme de microparticules (parfois nanoparticules) dans des liquides ou des solides

Les pigments sont par exemple utilisés comme espèce colorante dans la plupart des peintures.

Colorants organiques

Les espèces chimiques organiques peuvent être des colorants à condition d’absorber une partie des lumières colorées du spectre visible. Une telle absorption est rendue possible grâce à des groupements dits « chromophores » constitués d’une série d’au minimum sept doubles liaisons conjuguées.

Le domaine des longueurs d’ondes des rayonnements absorbés (et donc la couleur de l’espèce chimique) dépend du nombre total de doubles liaisons conjuguées mais aussi de la présence de groupement dits « auxochrome » qui viennent accentuer les effets de la conjugaison.

Plus le nombre de liaisons conjuguées et de groupement auxochromes est important et plus longueurs d’ondes des lumières absorbées augmente.

Origine des colorants

Les colorants sont présents chez différentes espèces végétales et animales, il est donc possible de les isoler en employant les méthodes d’extraction usuelles (en particulier l’extraction par solvant). La plupart des colorants organiques étant naturels on peut aussi les obtenir par synthèse chimique et cette dernière méthode permet aussi de produire des colorants artificiel (inexistant dans la nature).



Influence du pH

Certains colorants sont composés d’espèces chimiques sensibles au pH et possèdent une forme acide dont la couleur est différente de celle de leur forme basique (comme les anthocyanes par exemple) Dans ce cas leur couleur dépend du pH de la solution dans laquelle ils sont dissous et ils peuvent être utilisés comme indicateur coloré de pH.

Influence du solvant

La couleur d’un colorant peut aussi dépendre du solvant dans lequel il est dissous.
Par exemple le diiode colore une solution aqueuse en jaune-orangé mais si le solvant utilisé est du cyclohexène il donne une coloration violette.

Influence de la température

Il arrive également que certains colorants soient sensibles à la température et que suite à un chauffage ils adoptent une nouvelle forme chimique de couleur différente.

Influence de la concentration

La concentration de colorant dissout dans un solvant n’a pas d’influence sur la couleur de la solution mais sur sa teinte. D’une manière générale plus la concentration est élevée et plus la teinte est foncée.

En dessous d’une certaine valeur limite (qui dépend du solvant et du colorant) la couleur n’est plus perceptible.

En général les espèces chimiques choisies pour être utilisées comme colorant ont un fort pouvoir de coloration, la concentration nécessaire pour obtenir une teinte considérée comme acceptable est assez basse et il est possible de les utiliser en quantité assez faible pour ne pas modifier de manière significative les autres propriétés physico-chimiques du milieu où elles sont introduites.

Synthèse soustractive des couleurs

La coloration obtenue avec un colorant résulte d’une synthèse soustractive . Une partie des lumières colorées constituant la lumière blanche est absorbée tandis l’autre partie est diffusée. Si par exemple une espèce chimique colorante absorbe les lumières rouges du spectre visible alors elle diffuse les autres lumières et sa couleur est complémentaire du rouge à savoir vert.



Mélange de colorants

En mélangeant différents colorant leurs domaines d’absorption des lumières colorées se cumulent, la couleur du mélange peut être prévue en appliquant les principes de la synthèse soustractive dont les couleurs primaires sont le jaune, le cyan et le magenta.


Notions de seconde à réviser


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