Un pigment est une substance chimique colorante insoluble dans le milieu qu'elle colore . On peut associer, par mordançage, une teinture, soluble, à un sel métallique comme l'alun, pour former un pigment, insoluble.
Utilisés en art et dans l'industrie, les pigments se présentent sous la forme de poudre.
Ils peuvent être : mis en suspension dans un liant liquide afin d'obtenir une peinture ou une encre ; appliqués à un matériau textile ou cuir, sur lequel ils se fixent en surface ; incorporés dans la masse d'un matériau comme un plâtre ou un plastique pour le colorer.
Un pigment peut être d'origine minérale ou organique, naturel ou synthétique.
En biologie, on appelle pigment les substances naturelles qui communiquent une couleur aux organismes vivants.
Définition Avec le développement de l'industrie des colorants, les auteurs ont éprouvé le besoin de définir avec plus de précision qu'auparavant les termes qu'ils emploient. Si le CNRTL définit le terme pigment comme , reflétant la variété des usages passés et présents, dans les textes scientifiques et techniques depuis le milieu du , cette définition correspond à colorant et
Cette définition s'applique aux pigments traités dans cet article.
Cependant, bien que, comme le signale le dictionnaire de l'Académie française, l'étymologie de pigment le rattache à la peinture, ., jusque dans les années 1930, pigment s'appliquait principalement aux substances biologiques colorant la peau, et les auteurs francophones employaient pour les matières colorantes de la peinture le mot couleurs, comme dans l'expression marchand de couleurs .
Pigments biologiques
En médecine, en physiologie, anthropologie physique, le terme pigment désigne les substances qui communiquent une coloration plus ou moins sombre à la peau, principalement les mélanines.
En biologie, le terme recouvre plus généralement toutes les substances synthétisées par des organismes vivants qui leur donnent une couleur.
Structure des poudres Les pigments sont, généralement, des poudres. La finesse et la forme des grains peuvent changer assez considérablement la teinte du pigment broyé, en agissant sur la proportion de rayons lumineux réfléchis par la surface des grains par rapport à ceux qui les traversent.
La nature du liant peut aussi dans certains cas transformer radicalement leur apparence, à cause des phénomènes de réfraction.
Les grains peuvent être sphéroïdaux, lamellaires, en forme d'aiguilles ou n'avoir aucune forme bien définie . La forme influe sur la couleur. L'outremer véritable est moins violet que sa forme synthétique, le bleu Guimet, bien qu'ils soient chimiquement identiques. ; c'est que le grain du bleu outremer de synthèse est plus arrondi.
La forme a plus encore d'influence pour les pigments pour peinture métallisée et pour les pigments nacrés, où la forme aplatie des grains et la réfraction jouent un rôle considérable.
La dimension des particules dépend des caractéristiques des pigments, et influe sur leur opacité et leur pouvoir colorant. Elle varie d'un facteur mille : de quelques dizaines de nanomètres pour les noirs de carbone à plusieurs dizaines de micromètres pour les plus grosses comme le rouge de cadmium .
Pigments d'origine naturelle Minéraux Ce sont les terres, ocres, lapis-lazuli, cinabre, oxydes de fer et de cuivre naturels, connus pour certains depuis la Préhistoire.
La préparation des pigments minéraux naturels consiste uniquement en un broyage. Traditionnellement il s'est fait au mortier et au pilon. Les poudres étaient moulées en trochisques qui étaient avant emploi broyés à la molette.
Plantes tinctoriales Les pigments biologiques extraits de plantes tinctoriales sont des composés organiques.
Le pigment est extrait de diverses parties constitutives de la plante : les feuilles (guède, chlorophylle (), anthocyanes ()), les racines (garance) ou l'écorce (quercitron).
Parmi les plantes tinctoriales les plus connues figurent : l'indigotier d'où on tire l'indigo ; la guède ou pastel des teinturiers pour la production du bleu pastel ; la garance, pour la laque rouge de garance ; le safran tiré du Crocus sativus ; la gaude pour la laque jaune de gaude (ou des verts en association avec le bleu de guède) ; le nerprun des teinturiers, dont on tire des jaunes ou des bruns dits stil de grain ; l'orseille un lichen dont on obtient plusieurs teintes ; le cachou qui sert pour la couleur kaki et pour la teinture brun-rouge des voiles des navires ; le campêche, dont est extraite l'hématoxyline, un colorant qui peut prendre plusieurs teintes différentes selon le pH.
Les pigments végétaux contiennent en général plusieurs colorants, mélangés. L'indigotier et la guède contiennent l'un et l'autre de l'indigotine ; mais la guède contient en plus des flavonoïdes, qui rapprochent du bleu-vert le pigment qu'on en tire, tandis que l'indigo contient un isomère de l'indigotine donnant une couleur rouge, et le pigment fabriqué à partir de la plante tire en général vers le bleu-violet.
Les couleurs des pigments végétaux varient aussi par l'association à des mordants et varient souvent selon l'acidité du milieu. La garance donne ainsi plusieurs gammes de rouge, du rouge-violacé au rouge-orangé.
Pigments d'origine animale la cochenille Kermes vermilio pour des rouges carmin, écarlates ou cramoisis ; la cochenille Dactylopius coccus, également pour des carmin ; le murex pour la pourpre qui colorait dans l'Antiquité l'ourlet de la toge des sénateurs et le vêtement des empereurs à Rome ; le sépia ou encre de seiche.
Pigments synthétiques À partir du , beaucoup de pigments naturels ont été reproduits par synthèse chimique. Le bleu Guimet reproduit l'outremer extrait du lapis-lazuli ; l'alizarine remplace la garance ; l'indanthrone l'indigo.
D'autres pigments de synthèse n'existent pas dans la nature, comme la fuchsine, la mauvéine, les pigments azoïques, les quinacridones, et de nombreux autres.
La fabrication de pigments et autres matières colorantes est un secteur important de l'industrie chimique.
Chimie minérale Les pigments de synthèse obtenus en chimie minérale sont issus de sulfures et oxydes métalliques, de fer, plomb, cadmium, chrome, cobalt, mercure ou titane. Certains pigments minéraux synthétiques sont connus depuis l'Antiquité (bleu égyptien, vermillon).
Chimie organique La chimie organique fournit les pigments les plus utilisés aujourd'hui : Pérylène (pigment), quinacridones, phtalocyanines, azoïques. Leur découverte date du et ils ont été constamment améliorés depuis.
Classification et nomenclature Qualités principales Stabilité chimique Certains pigments sont fugaces. D'une belle couleur peu après leur fabrication, ils se décomposent petit à petit. Les pigments sont soumis à l'action chimique des pigments voisins, du liant des peintures, de l'air. Seul le liant est au contact direct du pigment, dont l'exposition aux autres substances est faible et les transformations souvent lentes. Les œuvres d'art, conservées sur une longue période, montrent toutefois que la dégradation peut aller jusqu'à la destruction de l'ouvrage. Le noircissement des couleurs au plomb, la décoloration sous l'effet de l'hydrogène sulfuré présent en petite quantité dans l'air, sont des problèmes connus. Résistance à la lumière De nombreux pigments se décolorent lorsqu'ils sont exposés à la lumière. Les plus fugaces sont aujourd'hui éliminés des nuanciers. Après de nombreux déboires, depuis le milieu du des marchands de couleurs ont effectué des essais, avec exposition au soleil parfois pendant cinquante ans, afin de déterminer la résistance des produits colorants. Aujourd'hui, les essais de vieillissement sont raccourcis par la possibilité de soumettre les échantillons à une exposition permanente à des rayonnements renforcés, notamment ultraviolets. Les progrès de la chimie ont aussi permis d'améliorer, par des modifications du procédé de fabrication, la solidité des pigments, maintenant disponibles avec une résistance à la lumière améliorée. Miscibilité Certains pigments réagissent entre eux, comme ceux à base de plomb (céruse, minium, massicot) qui noircissent au contact de couleurs contenant du soufre (cadmiums, outremer). On ne peut les mélanger dans une formulation. Opacité Selon la taille, la forme et l'indice de réfraction des particules, les pigments se classent sur une échelle d'opacité entre opaques, semi-opaques, semi-transparents ou transparents. Les grains gros () et plats d'indice de réfraction élevé sont les plus couvrants, à masse de pigment égale. Le pouvoir couvrant, c'est-à-dire la surface qu'une unité de volume peut recouvrir de façon opaque, dépend du pigment, mais aussi de la formulation. Pouvoir colorant Certains pigments tachent le support de manière durable tandis que d'autres s'effacent facilement ; certains pâlissent rapidement en mélange avec du blanc de titane, tandis qu'une plus faible quantité d'autres suffit pour maintenir une coloration.
Nomenclature des pigments Les industriels, fabricants et utilisateurs de colorants, se réfèrent généralement à la nomenclature du Colour Index International publié depuis 1924. Son code commence par une lettre qui indique le mode de fabrication, N pour les colorants naturels, P pour les colorants synthétiques. Une ou deux lettres donnent ensuite la famille de couleur, et un numéro indique ensuite la référence précise, qui référence renvoie à une fiche d'information. Les données sur la chimie d'un colorant sont regroupées sur des fiches portant un numéro à cinq chiffres. Le Colour Index comprend aussi une liste de dénominations commerciales de chacun des colorants.
Les lettres des pigments identifiant le familles de couleurs, selon une terminologie anglaise, sont : W = White (blanc) ; O = Orange (orange) ; R = Red (rouge) ; Y = Yellow (jaune) ; B = Blue (bleu) ; G = Green (vert) ; V = Violet - violets, bleus violacés, certains roses ; Bk = Black (noir) ; Br = Brown (brun).
Par exemple : PB29 correspond au Pigment Blue , qui est le Bleu Guimet, version synthétique du bleu outremer (aluminosilicate de sodium). Les pigments naturels sont précédés de la lettre N a la place du P, par exemple le rouge carmin est NR4.
Lorsqu'une formulation comprend un mélange de pigments, chacun d'eux est mentionné : par exemple le gris de Payne est souvent PB15/PBk6.
Dénominations Les noms des couleurs modernes varient d’une marque à l’autre. On trouve ainsi dans nos nuanciers : des appellations génériques (rouge vermillon, noir d’ivoire, terre de Sienne), même si le pigment n'est plus celui d'origine (naturel), mais son équivalent synthétique. Par exemple, le bleu indigo n'est plus le pigment NB1, issu de l'indigotier, mais son équivalent de synthèse (PB66) ; des reprises de nom du pigment (bleu phtalo, vert de cobalt, rouge de quinacridone). C'est la manière la plus simple et fidèle d'appeler une couleur, mais certains noms compliqués (benzimidazolone, anthraquinonique) expliquent que cela ne puisse être généralisé ; le nom du fabricant (vert Rowney, rouge Blockx) de l'inventeur (Vert de Hooker, Brun Van Dyck) ; très souvent des noms de fantaisie plus ou moins sanctionnés par la tradition, comme Vert Véronèse, Magenta.
Quelques précisions : de même qu'un même nom peut couvrir diverses compositions pigmentaires, un même pigment peut se retrouver sous des noms de couleur divers : un vert phtalocyanine (PG7) sera appelé vert Monestral (Daler-Rowney), vert cyanine (Pébéo), vert bleu Winsor (Winsor) ou vert phtalo (Lefranc, Talens) ;