Pigments et couleurs

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Annales corrigées
Classe(s) : 1re ES - 1re L | Thème(s) : La formation des images. La couleur des objets
Type : Partie 2 | Année : 2015 | Académie : Amérique du Nord
Corpus Corpus 1
Pigments et couleurs

Représentation visuelle

sci1_1506_02_01C

Physique-chimie

14

Amérique du Nord • Juin 2015

Représentation visuelle • 6 points

 DOCUMENT 1 Les ocres, une belle palette de couleurs

La goethite, de couleur jaune, est de l’oxyde de fer hydraté (FeOOH). L’hématite, de couleur rouge, est de l’oxyde ferrique (Fe2O3).

La déshydratation de la goethite par chauffage conduit à l’hématite. La température de chauffage de la goethite doit atteindre 950 °C pour la transformation complète en hématite, mais à des températures inférieures, la transformation partielle conduit à une gamme de couleurs s’étendant de l’orangé au rouge sombre.

Les ocres ont l’avantage d’offrir des couleurs à la fois chaudes et délicates ; elles possèdent une bonne résistance à la lumière et à l’humidité, et donc aussi une excellente tenue dans le temps.

D’après La chimie crée sa couleur… sur la palette du peintre, Bernard Valeur, EDP Sciences, 2010

 DOCUMENT 2 Le curcuma

Le « curcuma » est une plante herbacée vivace, à rhizome1, originaire du sud de l’Asie. Il est principalement cultivé en Inde et est connu en Occident depuis l’Antiquité.

Le rhizome est bouilli, débarrassé de sa peau, séché au soleil puis réduit en une poudre jaune orangé dénommée curcumine. La curcumine entre dans la composition d’autres épices, notamment le curry. Elle est aussi utilisée comme teinture jaune orangé.

Au laboratoire, Paul, élève de première L, a pris de la poudre de curry et a extrait la curcumine qui lui donne sa couleur jaune. Comme la curcumine est insoluble dans l’eau, il l’a extraite en agitant de la poudre de curry dans l’éthanol puis il a filtré. La solution qu’il a obtenue est translucide, de couleur orange (tube témoin).

Paul a réalisé, sur la solution obtenue, les expériences dont les résultats sont donnés ci-après.


1. Rhizome : tige souterraine vivace, généralement à peu près horizontale, émettant chaque année des racines et des tiges aériennes.

 DOCUMENT 3 Le cercle chromatique

>1. Paul réalise au laboratoire l’expérience 1 ci-dessous.


D’après cette expérience, indiquez si l’ocre est un pigment ou un colorant. Expliquez.

>2. Paul réalise au laboratoire l’expérience 2 ci-dessous.


a) À l’aide des documents, expliquez de quoi sont constituées les gouttelettes visibles sur les parois du tube à essais.

b) Expliquez comment Paul aurait pu obtenir un ocre rouge.

>3. L’ocre jaune absorbe principalement une lumière colorée.

Parmi les quatre lumières colorées citées ci-dessous, précisez celle qui est principalement absorbée :

Rouge Verte Bleue Jaune

>4. En Inde, les teinturiers sur coton teignent avec du curcuma dans une solution basique de carbonate de sodium et nuancent ensuite dans un bain de jus de citron (milieu acide).

Expliquez cette méthode.

>5. À l’aide des réponses précédentes et des documents, citez quatre facteurs permettant de modifier la couleur d’une matière colorante.

Les clés du sujet

Interpréter les questions

  • La première question porte sur les définitions d’un pigment et d’un colorant.
  • La deuxième question vous demande d’interpréter une expérience d’après son schéma et de trouver le procédé qui permet d’obtenir l’ocre rouge, d’après le document 1.
  • La question 3 porte sur l’utilisation du cercle chromatique donné dans le document 3.
  • La question 4 vous demande d’expliquer la méthode utilisée pour teindre le coton en Inde, en interprétant les résultats de l’expérience du document 2.
  • La question 5 vous interroge sur les facteurs intervenant dans la couleur d’une matière colorante.

Comprendre les documents

  • Le document 1 nous informe sur les constituants des deux espèces colorées que sont l’ocre jaune et l’ocre rouge et sur le procédé (déshydratation) qui permet d’obtenir l’une de ces espèces à partir de l’autre.
  • Le document 2 porte sur l’extraction de la curcumine, l’espèce colorante du curcuma, et les différentes couleurs que peut prendre cette espèce chimique en fonction du pH du milieu qui la contient.
  • Le document 3 représente le cercle chromatique qui permet de déduire les lumières diffusées à partir des lumières absorbées par des matières colorées et vice versa.

Organiser les réponses

  • La question 1 fait appel à vos connaissances de cours. Le schéma de l’expérience donné dans cette question vous permet de trouver la réponse en vous basant sur ces connaissances.
  • Pour répondre à la deuxième question, utilisez les informations données dans le document 1.
  • Utilisez le cercle chromatique pour répondre rapidement à la question 3.
  • La question 4 demande un peu plus de rédaction. Utilisez l’expérience décrite dans le document 2 pour expliquer la méthode des teinturiers utilisant le pH du milieu.
  • Vous devez faire appel à votre cours, dans la question 5, pour trouver l’un des facteurs intervenant dans la couleur d’une matière. Les trois autres facteurs se trouvent dans les documents, il s’agit donc juste de les citer.
Corrigé
Corrigé

>1. D’après le schéma de l’expérience, l’ocre est un pigment car on constate qu’en l’ajoutant à l’eau, cette espèce chimique ne se dissout pas. Elle reste en suspension dans son solvant, ce qui caractérise un pigment.

>2.a) Les gouttelettes visibles sur les parois du tube à essai correspondent à l’eau. En effet, Paul réalise une déshydratation de l’ocre jaune par chauffage. Les molécules d’eau se forment et se liquéfient sur les parois du tube tandis qu’un solide orange se forme.

b) Il est possible d’obtenir de l’ocre rouge par un chauffage de l’ocre jaune (la goethite) à une température beaucoup plus élevée : 950 °C. Cette déshydratation aurait conduit à la formation de l’hématite de couleur rouge.

>3. D’après le cercle chromatique, pour paraître jaune, l’ocre doit absorber la lumière bleue placée à l’opposé de la couleur émise (jaune).

>4. D’après la photographie du document 2, la curcumine est rouge en milieu basique. Les teinturiers indiens teignent donc le coton en rouge puisque la solution de carbonate de sodium qu’ils utilisent est basique. Ensuite, pour nuancer ce rouge, ils plongent le tissu dans un milieu acide qui rend la curcumine de plus en plus jaune comme l’indique toujours l’expérience de Paul. Ainsi, le tissu s’éclaircit en fonction du temps de pause.

>5. Les quatre facteurs intervenant dans la couleur d’une matière sont :

  • le pH du solvant ou du milieu qui la contient ;
  • la couleur de la lumière qui l’éclaire ;
  • la nature des éléments chimiques qui la constituent (l’élément fer, Fe, est lié à deux oxygènes et un hydrogène dans l’ocre jaune mais à un autre fer et trois oxygènes dans l’ocre rouge) ;
  • le degré d’hydratation de la matière.