Chimie23 :
Les différentes familles chimiques
Les colorants
Molécules organiques colorées

Les molécules organiques et leur couleur

La chimie organique est la chimie du carbone, ou la chimie du vivant. Les molécules du vivant, donc les molécules organiques, sont des molécules principalement constitués d’atomes de carbone C et d’atomes d’hydrogène H.

Les autres atomes que l’on rencontre sont les atomes d’oxygène O, les atomes d’azote N, les atomes de soufre S ...

Les molécules organiques colorées comportent nécessairement des liaisons covalentes doubles, disposées d’une manière particulière.

Une molécule apparaît de la couleur complémentaire à celle qu'elle absorbe.

1. Molécule organique

À l'origine, les chimistes ont considéré que les composés organiques étaient les substances produites uniquement par des organismes vivants: végétaux ou animaux.

Les progès de la chimie on permis de synthétiser des molécules organiques et aujourd'hui on considère plutôt qu'une molécule est organique si elle comporte des atomes de carbone et d'hydrogène liés entre eux et éventuellement à d'autres atomes , d'azote ou d'oxygène, ou groupes chimiques.

Les atomes de carbones sont liés entre eux sous forme d'une chaine qui constitue le squelette de la molécule et tous les autres atomes sont liés à cette chaine.

2. Reconnaître une molécule organique

Première méthode

Il faut dans un premier temps vérifier que la formule brute comporte à la fois des atomes de carbone (C) et des atomes d'hydrogène (H). Ensuite il ne reste plus qu'à vérifier avec la formule dévelopée que les différents atomes de carbone sont liés entre eux pour former une chaine.

Deuxième méthode

Lorsqu'on réalise la combustion d'une molécule organique dans le dioxygène, on retrouve les atomes de carbone qu'elle contient dans le dioxyde de carbone produit (CO2) et ses atomes d'hydrogène dans l'eau (H2O ). L'identification de ces deux produits lors d'une combustion permet donc de classer le combustible dans la catégorie des composés organiques

3. La taille des molécules organiques

Les molécules organiques ont des tailles très variables. La plus petite est la molécule de méthane (CH4) qui ne comporte qu'un atome ed carbone mais il existe des molécule beaucoup plus grande donc le squelette peut être constitué de plusieurs dizaines voir plusieurs centaines d'atomes de carbone.

4. Les liaisons conjuguées

Les atomes de carbone, d'après la règle de l'octet forme 4 liaisons colalentes. Ces liaisons peuvent être des liaisons simples, des doubles liaisons ou des triples liaisons. On dit que des liaisons sont conjuguées lorsqu'une molécule comporte sur sa chaine carbonée une succession d'une liaison double suivie d'une liaison simple elle-même suivie d'une liaison double.

Une molécule qui possède des liaisons conjuguées doit donc comporter le type de motif = C - C = C - C = .... dans sa chaine:

Autrement dit, une molécule possède des liaisons conjuguées lorsque dans sa structure apparaît au moins deux doubles liaisons séparées par une liaison simple :

• Exemple
La molécule de buta-1,3-diène est à liaisons conjuguées : H2C = CH - CH = CH2 Les deux doubles liaisons sont conjuguées car séparées par une liaison simple.

• Contre-exemple
La molécule de buta-1,2-diène n’est pas à liaisons conjuguées : H2C = C = CH - CH3 Les doubles liaisons sont côte à côte, donc non conjuguées.

5. Couleur et liaisons conjuguées

Les differentes liaisons dans une molécule correspondent à differents niveaux d'énergie d'absorption ou d'emission de radiations . Ainsi lorsqu'ils font partie d'une molécule, les atomes abosorbent ou emettent de la lumière mais de longueurs d'ondes différentes.

Pour qu'une molecule soit colorée elle doit absorber des rayonnements dont les longueur d'ondes appartiennent au domaine du visible.

Plusieurs facteurs peuvent permettre l'absorption de telles longueurs d'onde comme la présence de certains groupe chimiques mais le facteur déterminant est la présence liaisons conjuguées:

plus une molécule contient de liaisons conjuguées, plus elle a des chances d'aborber des rayonnements visibles et donc posséder une couleur.

La présence de deux liaisons doubles conjuguées dans une molécule ne suffit a priori pour que celle-ci soit colorée.

Une molécule organique absorbe une longueur d'onde d'autant plus grande que le nombre de doubles liaisons conjuguées dans celle-ci est grand.