Lorsqu'il est question de couleurs, nous devons automatiquement faire appel à deux sciences sœurs : la chimie et la physique. Pour expliquer en quoi la chimie est liée aux couleurs, il nous faut parler de comment les couleurs réagissent ! Les couleurs sont partout autour de nous, ce qui en fait un sujet de prédilection chez les enfants wallons. Cependant, une fois adultes, nous perdons cette curiosité qui nous animait, alors que tant de questions restent ouvertes ! C'est la même chose pour les parfums, d'ailleurs. La chimie joue un rôle fondamental dans la création de parfums, tout comme pour les couleurs.
On dit que le ciel est bleu, tout comme la mer, ou encore que la Lune est blanche. On remarque que les avions sont toujours blancs, autrement dit recouverts de peinture blanche donc. Tout comme on observe que les camions de pompiers sont rouges, inlassablement, peu importe le pays. Pourquoi cela ? Il y a des raisons, bien évidemment, et Superprof Belgique va vous les exposer !
Le degré d'absorbance des couleurs
Chaque objet, chaque vêtement, tout simplement chaque élément absorbe ou non des couleurs ! Selon la lumière reçue, un objet nous apparaître d'une manière et d'une couleur différente. En effet, l'objet ne nous apparaîtra pas de la même couleur, parfois, selon que cet objet soit illuminé par une lumière blanche, rouge, jaune, magenta, cyan ou encore verte. Pourquoi cela ? Parce que les éléments n'absorbent pas les mêmes couleurs.
Les différentes lumières
Pour bien comprendre, il faut savoir ce que sont les différents types de lumières existantes, en connaissant le nom qu'on leur donne, par rapport à un objet X. Supposons un objet lambda, pouvant être n'importe quoi, nous l'appelons X.
- La lumière qu'un objet lumineux (lampe, torche, Soleil, Lune…) transmet s'appelle la lumière incidente.
- La lumière que reçoit et qu'absorbe cet objet X s'appelle la lumière absorbée. L'objet X reçoit cette lumière.
- La lumière que X reçoit, mais qu'il n'absorbe pas, s'appelle la lumière diffusée. En effet, l'objet X ne renvoie pas nécessairement la lumière qu'il reçoit. Parfois, il la renvoie en intégralité, parfois pas du tout, et parfois, en certaines parties. Ainsi, la lumière que l'objet n'absorbe pas et nous renvoie, et que notre œil humain perçoit, s'appelle donc la lumière diffuse.
Il faut savoir que la lumière diffuse n'est évidemment pas renvoyée que vers nos yeux, mais partout autour de l'objet X. La couleur de l'objet qui nous apparaît dépend donc entièrement de la couleur de la lumière qui l'éclaire !
Pourquoi parle-t-on de couleurs "primaires" ?
Si l'on dit que les trois couleurs que sont le bleu, le vert et le rouge sont les trois seules couleurs primaires, c'est pour une raison bien spécifique. Ces trois couleurs sont celles qui permettent d'obtenir du blanc, si mélangées à trois. Il s'agit aussi des couleurs que l'on ne peut pas reproduire, en chimie, en utilisant les pigments ou colorants d'autres couleurs. Grâce aux couleurs premières, nous avons la possibilité, simplement avec ces trois-ci (le vert, le bleu et le rouge) de reproduire absolument toutes les couleurs imaginables et possibles, toutes les nuances colorimétriques donc !
La combinaison du bleu, du rouge et du vert donne de la lumière blanche. Donc, lorsque l'on perçoit une lumière comme étant blanche, c'est automatiquement qu'en sortent les lumières verte, bleue et rouge. En l'absence de ces trois couleurs de lumière, on obtient du noir puisqu'il y a absence de couleurs.
La synthèse additive des couleurs
Les synthèses additives sont appelées ainsi en raison du fait que l'on part du noir, l'absence de couleur donc. Si une couleur est visible, c'est parce que l'on a donc présence d'une couleur ! On a ainsi en quelque sorte ajouté des lumières.
La synthèse soustractive des couleurs
Si un objet nous apparaît coloré, doté d'une couleur donc, et non blanc, c'est parce qu'il a soustrait une couleur. En effet, s'il n'apparaît pas blanc, le vert, le bleu et le rouge donnant du blanc comme nous l'avons vu, c'est parce que l'objet en question a soit absorbé une voire deux couleurs. Il se peut dans certains cas qu'aucune couleur ne soit visible, à savoir, qu'à la fois le vert, le bleu et le rouge aient été absorbés, et donc dans ce cas, on obtient un objet qui apparaît noir.
Exemples
Si un objet éclairé par une lumière blanche apparaît à notre œil comme un objet de couleur jaune, par exemple, alors dans ce cas cela signifie qu'il a absorbé la couleur bleue. Pourquoi ? Parce que parmi les couleurs que sont le rouge, le bleu et le vert, c'est le mélange du rouge et du vert qui donne le jaune. Voir un citron jaune en lumière blanche signifie donc que la couleur bleue de la lumière a été avalée par le citron, absorbée donc, en terme chimique et physique, tandis que le vert et le rouge n'ont pas été absorbés et sont donc rediffusés aux quatre coins de l'endroit.
De la même manière, un objet apparaissant bleu à la lumière blanche apparaîtra noir à la lumière bleue, que ce soit un aliment pour la cuisine ou autre chose. Pourquoi ? Il faut utiliser la méthode de synthèse soustractive pour cela. Nous vous expliquons :
- Étant donné que l'objet apparaît "naturellement" bleu à la lumière blanche, cela signifie automatiquement qu'il a absorbé le rouge et le vert présent dans la lumière blanche incidente, en ne diffusant donc ailleurs que le bleu.
- Or, en le passant à la lumière jaune, le jaune étant par nature constitué de vert et de rouge, cela signifie qu'à la fois de la lumière verte et rouge est incidente et se dirige vers l'objet.
- Il va une fois de plus absorber le rouge ainsi que le vert, et cette fois, étant donné qu'aucune lumière bleue ni aucune autre n'est dirigée vers l'objet, alors l'objet ne réfléchira aucune couleur.
- Il apparaîtra donc noir, sans couleur.
Créer des couleurs grâce à la chimie : pigments et colorants
Chimiquement parlant, de quoi sont composées exactement les couleurs ? Certes, on dit que la couleur absorbée n'est pas la même que la couleur réfléchie (diffuse donc) et perceptible, mais tout d'abord, au fondement même de l'objet en question, que retrouve-t-on ? Durant la préhistoire, nous avons été très tôt été capable d'utiliser les pigments de couleurs, par le biais de minéraux : principalement la craie, le charbon, l'ocre ou encore le souffre… D'ailleurs, comme vous l'apprendrez durant vos cours de chimie, les pigments peuvent également avoir une origine organique ou métallique.
C'est durant l'Antiquité que les premiers colorants firent leur apparition, par le biais d'une utilisation végétale et animale. Il faut savoir que les colorants sont donc logiquement plus coûteux dans leur utilisation que les pigments. Finalement, on parvint au XIXe à synthétiser les colorants, ce qui créa alors la sous-branche de la chimie qu'est la chimie organique.
Comment distinguer, chimiquement parlant, les pigments et les colorants ?
En chimie, les pigments se différencient principalement des colorants dans le fait qu'ils sont insolubles dans l'eau, contrairement aux colorants, qui, eux, sont solubles. C'est l'une des raisons principales pour lesquelles les colorants sont beaucoup plus utilisés aujourd'hui (notamment dans l'alimentation) ! Chimiquement, plusieurs choses peuvent venir altérer totalement la couleur d'un élément. Nous avons déjà vu que cela dépend de la lumière incidente et absorbée, donc, mais d'autres éléments peuvent faire changer de couleur les objets !
Ainsi, la température d'un objet peut lui faire changer de couleur. Si on chauffe un objet, il peut changer de couleur, mais ce n'est pas systématique. C'est le cas par exemple des matériaux chimiques thermochromiques, tels que les cristaux liquides par exemple. Également, le solvant dans lequel on plonge un objet peut faire changer sa couleur. Cela n'est pas le cas pour tous les objets ni pour tous les solvants. Enfin, le pH de l'élément en question peut modifier totalement sa couleur. Pourquoi ? Parce qu'on modifie ici directement les molécules elles-mêmes de l'élément.
L'utilisation des pigments et des colorants au quotidien : la chimie à votre service !
Les aliments sont composés de tas d'éléments, dont certains leur donne la couleur sous laquelle ils apparaissent à nos yeux. Par exemple, pour la tomate, c'est la très forte présence de l'antioxydant appelé lycopène qui lui donne sa couleur si rouge. Les couleurs des éléments qui nous entourent sont parfois tellement intrigantes, mais aussi tellement Pour reproduire certaines couleurs, on utilise soit les pigments (spécialement en peinture) soit les colorants (dans l'alimentation surtout, mais pas que).
Exemple : l'hydroxyde de sodium
Cette substance est utilisée en chimie à plusieurs fins ! Il possède des propriétés lui permettant de bien se dissoudre dans l'eau, et c'est pourquoi son usage est tant apprécié pour la lessive. On appelle alors cette substance, à l'état solide, la soude caustique. Mais on l'utilise beaucoup également pour produire du papier, ainsi que dans la confection d'outils dans le secteur de la construction, ou encore dans l'industrie pharmaceutique. Il peut être un additif, ou encore aider à la confection de savons. Ses propriétés le rendent très utile pour ajuster le pH et purifier de l'eau potable par exemple.
Il faut savoir qu'il est totalement possible d'opter pour des pigments naturels aussi respectueux de l'environnement que possible, tel qu'avec l'utilisation de la cochenille par exemple !
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