Cours - PhyZik

A3
Matières colorées
Comment la chimie peut-elle nous aider pour comprendre et analyser le caractère coloré de la matière ou d’une
substance ? Nous devrons aussi apprendre à décrire l’évolution d’un système chimique.
I – Pigments et colorants
Activité p 74 – ppt colorants et pigments
Les pigments sont des substances finement divisées et insolubles dans le milieu qui les contient. A l’opposé, les
colorants y sont solubles.
Ex 1,5 p 80
II – Extraction et identification de matières colorées
Activité – Extraction des colorants des M&M’s
Extraction :  Le matériau contenant les espèces chimiques colorées est plongé dans un solvant qui les dissout.
Identification :  La chromatographie permet de séparer les différents constituants du mélange de colorants puis de
les identifier par comparaison des rapports frontaux Rf.
Ex 13,16 p 82
Activité – Synthèse d’une matière colorée (Indigo)
III – Réaction chimique
1) Equation d’une réaction chimique
Matériel pour la réaction suivante :
Dans le bécher 1 : décoloration totale de la solution
de diiode. Le thiosulfate de sodium a consommé tout
le diiode qui a été versé en défaut.
Dans le bécher 2 : le diiode n’est pas totalement
consommé. Il a été versé en excès.
Dans le bécher 2 :
État initial
Transformation chimique
État final
Eau 
Diiode 
Thiosulfate de sodium  
Eau 
Diiode  et ions iodure 
Ions tétrathionate 
 et sodium 
Réactifs : et 
Produits : et 
Equation de la réaction chimique : Réactifs  Produits
Dans l’équation d’une réaction chimique, il faut respecter la conservation de la charge et des atomes à l’aide des
coefficients stœchiométriques.
Ex :    
Bécher 1
Bécher 2
40 mL et C = 10-2mol.L-1
de thiosulfate de
sodium ( 
)
10 mL et C = 10-2mol.L-1
de diiode 
25 mL et C = 10-2mol.L-1
de diiode 

2) Interprétation de la réaction à l’aide de l’équation
a) Evolution du système chimique
Matériel pour la réaction suivante :
Coloration lente due à l’apparition de diiode .
L’intensité de la coloration rend compte de l’évolution de la réaction :
Les réactifs disparaissent et les produits apparaissent en respectant la
stœchiométrie de la réaction :
x mol de 
 réagissent avec 2x mol d’ pour donner x mol de  et 2x
mol de 
.
b) Bilan de quantité de matière
L’évolution de la réaction peut être décrite dans un tableau d’avancement :
Etat
avancement
Quantités de matière (mol)
initial
0
0,1 0,2
0 0
en cours
x
final
0 0
0,1 0,2
x est l’avancement et est exprimé en mol. Il permet de décrire l’évolution de la réaction.
Quand la réaction est-elle terminée ?
Quand l’un des réactifs a disparu :
 Si 
   alors      soit   
 Si   alors      soit   
L’avancement maximal est   .
Ici, tous les réactifs ont été consommés, car ils étaient en proportions stœchiométriques.
Nous dirons que 0,1 mol de 
 réagissent avec 0,2 mol d’ pour donner 0,1 mol de  et 0,2 mol de  .
Remarque importante : Seuls des nombres de moles doivent figurer dans un tableau d’avancement. L est possible de
les déterminer si nécessaire à l’aide des formules suivantes :
 ,     et   
 pour les gaz.
Poly d’exemples avec des tableaux à remplir
c) Cas des mélanges non-stœchiométriques
En général, les quantités de matière initiales des réactifs ne correspondent pas aux coefficients stœchiométriques.
Exemple :
Etat
avancement
Quantités de matière (mol)
initial
0
0,1 0,4
0 0
en cours
final
0 0,2
0,1 0,2
 Si 
 a été entièrement consommé :
       =>   
 Si c’est  qui a été entièrement consommé :
      =>  
40 mL et C = 10-2mol.L-1 de
peroxodisulfate de
potassium ( 
)
10 mL et C = 10-2mol.L-1 d’iodure
de potassium ( )

La valeur maximale qui peut être atteinte par l’avancement es    et l’état final est complété avec
cette valeur de 
Nous dirons que :
 est le réactif en excès et 
 est le réactif en défaut.
Poly d’exemples de mélanges non-stœchiométriques
IV – Absorbance d’une solution colorée
1) Définition
Expérience : Spectre d’absorption d’une solution de KMnO4 à deux concentrations différentes et une de CuSO4
Une solution colorée absorbe certaines radiations de la lumière blanche. Le spectre obtenu est son spectre
d’absorption.
L’absorbance notée A est la proportion de lumière absorbée par une solution à une longueur d’onde λ donnée.
Elle dépend également de la concentration de la solution.
Loi de Beer-Lambert : A = k.C pour une longueur d’onde donnée
avec A absorbance sans unité
C en mol.L-1
Ex 7,8 p 95
2) Mesure
On utilise un spectrophotomètre qui permet de mesurer
l’absorbance A d’une solution.
Exemple : Spectre d’absorption d’une solution de permanganate
de potassium: A = f(λ)
Pour réaliser des mesures d’absorbance, le spectrophotomètre
et réglé sur la longueur d’onde λmax correspondant au maximum
d’absorption de la solution étudiée.
Pour le spectre précédent : λmax = 540 nm.
Nous pouvons alors mesurer l’absorbance en fonction de la
concentration de la solution A = f(C)
Ex 10,11 p 81
Ex 11 p 95
3) Application au dosage
Activité - Dosage du Dakin
Doser une espèce chimique en solution consiste à déterminer sa concentration C. Si elle est colorée, nous pouvons
effectuer un dosage spectrophotométrique par étalonnage.