MATIERE COLOREE 1. Colorants et pigments Depuis très

MATIERE COLOREE
1. Colorants et pigments
Depuis très longtemps, l’homme utilise des colorants et des pigments, des parfums et des
arômes. Ceux-ci ont d’abord été extraits de produits naturels (origine animale ou végétale).
 Les espèces chimiques peuvent être extraites de différentes manières.L’extraction par
un solvant est une technique qui consiste à transférer, de façon aussi sélective que
possible, une espèce chimique dans un liquide, le solvant dans lequel le composé
recherché est soluble.

Faire la synthèse d’une espèce chimique c’est la préparer (la créer) à partir d’autres
espèces chimiques.
L’industrie chimique réalise souvent la synthèse d’espèces chimiques que l’on sait extraire de
produits naturels. Ce sont des raisons économiques qui conduisent l’industrie chimique à
réaliser des synthèses.

La chromatographie est une technique qui permet de séparer et d’identifier les différents
constituants d’une synthèse
2. Concentration molaire et massique d’une solution
Pour étudier et comparer des solutions, la quantité de matière est insuffisante car si on dissout
une même quantité de matière dans des volumes différents, la solution obtenue est différente.
La concentration molaire d’une espèce chimique A dans une solution peut être notée C A ou
 A  donc
CA   A 
nA
Vsolution
Relation entre concentration molaire et concentration massique :
m
n
m
nM
On sait que C m 
et C  . De plus n 
donc m  n M . Cela donne C m 
 CM.
V
V
M
V
C
Donc C m  C M ou C  m .
M
3. Spectrophotomètre et absorbance
L’analyse d’une solution colorée réalisée avec un spectrophotomètre permet la mesure d’une
grandeur appelée absorbance, notée A ; grandeur sans unité
Elle dépend :
 de la nature de la solution
 de la concentration de l’espèce chimique responsable de la coloration
 de l’épaisseur l de solution traversée par la lumière
 de la longueur d’onde du rayonnement
La relation entre la grandeur A et la concentration C permet d’établir une courbe d’étalonnage.
Elle permet de déterminer ainsi la concentration d’une espèce chimique par simple mesure
spectrophotométrique
La loi de Beer-Lambert relie l’absorbance et la concentration : A = k. C
A sans unité C ( concentration) en mol.L-1
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4. Bilan de matière
 L’avancement d’une réaction chimique est une valeur variable, notée x, qui permet de
déterminer les quantités de matière de réactifs transformés et de produits formés. Elle
s’exprime en mol.

Le réactif limitant est le réactif qui est introduit en défaut et qui disparaît totalement au
cours de la transformation chimique.

Détermination de l’avancement maximal La valeur maximale de l’avancement x max
correspond à la disparition du réactif limitant.

Etat final A l’état final, la quantité de matière du réactif limitant est nulle. Les autres
réactifs dont la quantité de matière finale n’est pas nulle sont dits en excès.
 Mélange stœchiométrique
Un mélange est dit stœchiométrique si les quantités de matière initiales des réactifs qui le
constituent sont dans les proportions des nombres stœchiométriques de ces réactifs dans
l’équation de la réaction.
A la fin de la transformation chimique, les réactifs sont entièrement consommés et l’état final
n’est constitué que des produits de la réaction.
Dans le cas général d’une équation chimique a A + bB = cC + dD les réactifs A et B sont dans
les proportions stœchiométriques lorsque ni A / a = ni B /b
Si ni A / a < ni B /b
Si ni A / a > ni B /b
A réactif en défaut B réactif en excès
A réactif en excès B réactif en défaut
5. molécule organique -structure d’une molécule colorée
Une molécule organique est une molécule contenant au moins les éléments carbone et
hydrogène.
La couleur de certaines espèces colorées peut dépendre de la température, de la nature ou
du pH du solvant utilisé (indicateur coloré)
Une molécule colorée est le plus souvent un composé organique. Sa couleur dépend de sa
structure. Tous comportent des doubles liaisons conjuguées (alternance de liaisons simples et
liaisons doubles), (groupements chromophores : C=C, C=O, C=N, C=S, N=N,…) et divers
substituants auxochromes.
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6. structures moléculaires et représentation de Lewis
Une molécule est un édifice chimique formée d’atomes associés.
 La liaison covalente
Lorsque des atomes s’associent pour former une molécule, ils établissent entre eux des liaisons
chimiques appelées liaisons covalentes.
Une liaison covalente entre deux atomes correspond à la mise en commun de deux
électrons périphériques pour former un doublet d’électron appelé doublet liant.
Rappel de seconde :En formant des liaisons covalentes, chaque atome acquiert une structure
en duet ou en octet.
Règle du duet :
Au cours de leurs transformations chimiques, les atomes de numéro atomique inférieur ou égal
à 4 évoluent de manière à acquérir un duet d’électrons (2 électrons) sur leur couche
électronique externe.
Règle de l’octet :
Au cours de leurs transformations chimiques, les atomes de numéro atomique supérieur à 4
évoluent de manière à acquérir un octet d’électrons (8 électrons) sur leur couche électronique
externe.
 Représentation de Lewis
Dans une molécule, tous les électrons périphériques sont groupés par paires et constituent des
doublets d’électrons qui peuvent être :
des doublets liants quand ils constituent les liaisons covalentes de la molécule, ils sont
considérés comme appartenant entièrement à chacun des atomes liés.
des doublets non liants, ils n’appartiennent qu’à un seul atome.
La représentation de Lewis des molécules est une représentation des atomes et de tous
les doublets (liants et non liants) de cette molécule.
7. géométrie moléculaire
 Disposition spatiale des doublets
De nombreuses molécules sont constituées d’un atome central lié à d’autres atomes par des
liaisons simples.
Les doublets liants et non liants de l’atome central, chargés négativement se repoussent. La
géométrie de la molécule correspond à la disposition spatiale qui éloigne au maximum les
doublets deux à deux.
Dans le cas ou l’atome est entouré de 4 doublets, il se trouve au centre d’un tétraèdre et les
doublets suivants les 4 directions joignants le centre du tétraèdre à ses sommets.
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 Exemples de quelques molécules
Méthane
ammoniac
Eau
H
H
105°
N
C
O
H
H
107°
H
109°
H
H
H
H
 Représentation de Cram
La représentation de Cram permet de représenter l’aspect tridimensionnel d’une molécule.
Convention d’écriture :
Liaison dans le plan
Liaison en arrière du plan
Liaison en avant du plan
Exemples :
Méthane
ammoniac
H
N
C
H
H
H
H
H
H
8. isomérie
Définition :
Deux molécules sont isomères lorsqu’elles ont la même formule brute mais des structures
différentes : les atomes qui les constituent sont agencés différemment.
Les isomères n’ont pas les mêmes propriétés physiques et chimiques.
Deux molécules sont isomères si elles ont la même formule brute mais des formules différentes
dans l’espace
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