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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 AC ou A donc

AA

solution

nC AV

Relation entre concentration molaire et concentration massique :

On sait que mmCV

et nCV

. De plus mnM

donc m n M . Cela donne mn MC C MV

.

Donc mC C M ou mCCM

.

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 maxx

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 A réactif en défaut B réactif en excès Si ni A / a > ni B /b 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

HH

H

C

109°

HH

H

N

107°

H

H

O105°

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

H H

H

C

H H

H

N

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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