Couleur des espèces chimiques

Spectre ultraviolet-visible d'une molécule qui apparaît orange dans le N,N-diméthylformamide

Tous les atomes et molécules sont capables d'absorber et de relâcher de l'énergie sous la forme de photons avec un changement d'état quantique. La quantité d'énergie absorbée ou relâchée correspond à la différence des énergies des deux états quantiques. Dans le cas de l'émission d'énergie visible par l’œil humain (spectre visible), les photons émis sont accompagnés en général d'un changement au niveau de l'orbitale atomique ou moléculaire.

La perception des couleurs dans la vision humaine distingue la répartition des énergies lumineuses dans le spectre visible. La vision des humains, comme celle des autres animaux, produit d'une adaptation au milieu, n'analyse pas rigoureusement le spectre. Il n'y a que trois types de récepteurs dans la rétine, et des spectres de rayonnenment très différents peuvent donner lieu à la même perception de couleur. Par exemple, un humain ne peut distinguer un jaune légèrement mélangé de blanc, comme celui qu'on voit dans l'arc-en-ciel, d'un mélange de deux lumières monochromatiques, l'une verte, l'autre rouge, en proportions appropriées. On parle de couleurs métamères[1].

On a des indications beaucoup plus précises sur la nature chimique d'un produit en examinant le rayonnement qu'il renvoie non pas en trois bandes, comme l'œil humain, mais en une trentaine ou plus et sans se limiter aux rayonnements visibles, comme on le fait en spectroscopie ultraviolet-visible.

La plupart des molécules inorganiques (comme le chlorure de sodium) et des molécules organiques (comme l'éthanol) sont incolores. Les métaux de transition sont souvent colorés en raison des transitions d'électrons entre différents niveaux d'énergie. Les composés organiques ont tendance à être colorés lorsqu'ils contiennent une conjugaison. Par exemple, le lycopène est un exemple d'élément avec une forte conjugaison (onze liaisons doubles conjuguées) ce qui lui confère une couleur rouge intense (le lycopène est responsable de la couleur rouge des tomates). Les complexes de transfert de charge ont tendance à avoir des couleurs vives pour différentes raisons.

• (en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Color of chemicals » (voir la liste des auteurs).