La couleur des espèces chimiques est la perception d'une propriété physique de ces espèces chimiques qui provient généralement de l'excitation d'électrons à la suite d'une absorption d'énergie. La substance éclairée par un illuminant absorbe certaines longueurs d'onde, et en réfléchit d'autres, ce qui provoque une perception de couleur.

L'étude de la structure des espèces chimiques par l'absorption et le relâchement d'énergie est appelée spectroscopie.

Théorie right|thumb|300x300px|Spectre ultraviolet-visible d'une molécule qui apparaît orange dans le N,N-diméthylformamide Tous les atomes et molécules sont capables d'absorber et de relâcher de l'énergie sous la forme de photons avec un changement d'état quantique. La quantité d'énergie absorbée ou relâchée correspond à la différence des énergies des deux états quantiques. Dans le cas de l'émission d'énergie visible par l’œil humain (spectre visible), les photons émis sont accompagnés en général d'un changement au niveau de l'orbitale atomique ou moléculaire.

La perception des couleurs dans la vision humaine distingue la répartition des énergies lumineuses dans le spectre visible. La vision des humains, comme celle des autres animaux, produit d'une adaptation au milieu, n'analyse pas rigoureusement le spectre. Il n'y a que trois types de récepteurs dans la rétine, et des spectres de rayonnenment très différents peuvent donner lieu à la même perception de couleur. Par exemple, un humain ne peut distinguer un jaune légèrement mélangé de blanc, comme celui qu'on voit dans l'arc-en-ciel, d'un mélange de deux lumières monochromatiques, l'une verte, l'autre rouge, en proportions appropriées. On parle de couleurs métamères ; ..

On a des indications beaucoup plus précises sur la nature chimique d'un produit en examinant le rayonnement qu'il renvoie non pas en trois bandes, comme l'œil humain, mais en une trentaine ou plus et sans se limiter aux rayonnements visibles, comme on le fait en spectroscopie ultraviolet-visible.

Couleur par catégorie La plupart des molécules inorganiques (comme le chlorure de sodium) et des molécules organiques (comme l'éthanol) sont incolores. Les métaux de transition sont souvent colorés en raison des transitions d'électrons entre différents niveaux d'énergie. Les composés organiques ont tendance à être colorés lorsqu'ils contiennent une conjugaison. Par exemple, le lycopène est un exemple d'élément avec une forte conjugaison (onze liaisons doubles conjuguées) ce qui lui confère une couleur rouge intense (le lycopène est responsable de la couleur rouge des tomates). Les complexes de transfert de charge ont tendance à avoir des couleurs vives pour différentes raisons.

Exemples

Ions en solution aqueuse Nom Formule CouleurMétaux alcalins M+ Incolore Métaux alcalino-terreux M2+ Incolore Scandium(III) Sc3+ Incolore Titane(III) Ti3+ Violet Titane(IV) Ti4+ Incolore Titanyle TiO2+ Incolore Vanadium(II) V2+ Lavande Vanadium(III) V3+ Gris foncé/vert Vanadyle VO2+ Bleu V4O92− Marron Oxyde de vanadium(V) VO2+ Jaune Métavanadate VO3− Incolore VO43− Incolore Chrome(III) Cr3+ Bleu-vert-gris Chromate CrO42− Jaune Dichromate Cr2O72− Orange Manganèse(II) Mn2+ Rose très clair Manganate(VII) MnO4− Violet intense Manganate(VI) MnO42− Vert foncé Manganate(V) MnO43− Bleu intense Fer(II) Fe2+Vert très pâle Fer(III) Fe3+ Violet très pâle/marron Chlorure de fer(III) tétraédrique FeCl4− Jaune/marron Cobalt(II) Co2+ Rose Complexe aminé de cobalt(III) Co(NH3)63+ Jaune/orange Nickel(II) Ni2+ Vert clair Complexe aminé de nickel(II) Ni(NH3)62+ Lavande/bleu Complexe aminé de cuivre(I) Cu(NH3)2+ Incolore Cuivre(II) Cu2+ Bleu Complexe aminé de cuivre(II) Cu(NH3)42+ Bleu Tétrachlorure de cuivre(II) CuCl42− Jaune-vert Zinc(II) Zn2+ Incolore Argent(I) Ag+ Incolore Argent(III) avec de l'acide nitrique Ag3+ Marron foncé Il est important de noter cependant que les couleurs des espèces varient en fonction de leur état chimique et des espèces avec lesquelles elles sont combinées. Par exemple, le vanadium(III) : VCl3 a une teinte rougeâtre, alors que V2O3 apparaît noirhttp://www.sanjuan.edu/webpages/dkrenecki/files/ColorsofSubstances2.pdf.

Sels Prévoir la couleur d'une molécule est particulièrement complexe. Par exemple, le chlorure de cobalt est rose s'il est hydraté et bleu sinon. De même, l'oxyde de zinc est blanc mais devient jaune à haute température. Nom Formule Couleur PhotoSulfate de cuivre(II) anhydre CuSO4 Blanc 100x100px|Anhydrous copper(II) sulfate Sulfate de cuivre(II) hydraté CuSO4 Bleu 102x102px|Large crystals of copper sulfateBenzoate de cuivre(II) C14H10CuO4 Bleu 100x100px|Powdered copper benzoateChlorure de cobalt(II) anhydre CoCl2 Bleu intense 100x100px|Cobalt(II) chloride Chlorure de cobalt(II) hydraté CoCl2 Rose/Magenta 100x100px|Cobalt(II) chloride hexahydrateChlorure de manganèse(II) hydraté MnCl2 Rose 100x100px|Manganese(II) chloride tetrahydrateChlorure de cuivre(II) hydraté CuCl2 Bleu-vert 100x100px|copper(II) chloride dihydrateChlorure de nickel(II) hydraté NiCl2 Vert 100x100px|Nickel(II) chloride hexahydrate Iodure de plomb(II) PbI2 Jaune 100x100px|Lead(II) iodide

Couleur à la flamme

Un test de flamme, appelé aussi test à la flamme, consiste à introduire un échantillon de l'élément ou du composé à analyser dans une flamme, non lumineuse et à haute température, puis à observer la couleur obtenue. On détecte la présence de certains ions métalliques, basé sur les caractéristiques des spectres d'émission de chaque élément.

Annexes Bibliographie

Articles connexes Chromophore Spectroscopie ultraviolet-visible Colorant Pigment

Références

Catégorie:Propriété chimique