Je m'appelle Céline Henoumont et je suis étudiante à l'université de Mons-Hainaut en 1ère licence en sciences chimiques  à l'université de Mons-Hainaut.
J'ai présenté l'année passée un sujet sur les colorants et dans le cadre du cours de programmation, j'ai publié ce sujet sur internet.
 

I. INTRODUCTION

Comme leur nom l'indique, les colorants sont colorés.
Des substances nous apparaissent colorées quand elles absorbent de la lumière dans le domaine de longueur d'onde entre 400 et 800 nm. (domaine de longueur d'onde de la lumière visible). L' homme perçoit la couleur qui est complémentaire au domaine de longueur d'onde que la substance colorée absorbe. ( ex.: si l'objet absorbe de la lumière entre 580 et 590 nm.(jaune), nous percevons alors la couleur complémentaire bleue.)
Chez les colorants organiques, l'absorption de lumière correspond au passage d' électrons de l'orbitale PI liante à l'orbitale PI anti-liante; si la différence d'énergie entre ces 2 orbitales est suffisamment faible, la molécule absorbe dans le visible. Plus le domaine de longueur d'onde absorbée ou émise est étroit, plus la couleur nous apparait claire et propre.
Les molécules organiques absorbent la lumière surtout dans le domaine des UV. Cependant, en présence de groupes chimiques chromophores( qui donnent de la couleur), les domaines d'absorption se déplacent du domaine UV au domaine des longueurs d'onde visibles.
De plus, on lie la plupart des colorants neutres avec des groupes chimiques auxochromes(qui renforcent la couleur). Ils deviennent de ce fait faiblement acides ou basiques et se lient ainsi plus facilement aux fibres à teindre.
Dans le cas où la fibre ne présente qu'une faible affinité pour le colorant, on utilise des sels métalliques appelés mordants qui vont faciliter la teinture du textile.
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II.QUELQUES DATES IMPORTANTES
 

• Egypte ancienne : utilisation de colorants naturels : coloration avec de la garance(rouge), de l'indigo et de la pourpre.
• Amérique précolombienne : utilisation de la cochenille(rouge) et de l'indigo.
• 16ème siécle : utilisation de la cochenille et du campêche(bois riche en tanin d'Amérique tropicale)
• 19ème siècle : les colorants sont systématiquement étudiés chimiquement.
• 1834 : F.F. Runge isole l'aniline à partir du goudron de houille. (l'aniline est à la base de la fabrication de certains colorants).
• 1856 : W.H. Perkin synthétise la mauvéine et construit la 1ère grande usine de colorants synthétiques.
• 1862 : P. Griess synthétise les 1ers colorants azotés. (par diazotation)
• 1869 : synthèse de l'alizarine(colorant rouge) par G. Graebe et G. Lierbermann.
• 1876 : H.Karo obtient le 1er brevet pour la synthèse d'un colorant (le bleu de méthylène).
• 1878 : Synthèse totale de l'indigo par A. De Bayer.

      1. Les anthocyanines, cyanines : ce sont des colorants naturels. On les trouve dans les plantes sous forme de glycosides. Les anthocyanines sont à l'origine de la couleur rouge présente dans le feuillage d'automne.
      2. Les colorants anthraquinoniques :

                                                                                                                             ANTHRAQUINONE
 

les colorants anthraquinoniques sont synthétisés par substitution d'atomes d'hydrogènes par des groupements hydroxyles (-OH) et aminos(-NH2). On obtient des composés de toutes les teintes.

      Ex.: le rouge alizarine(dont la structure a été déterminée par C. Graebe et G. Lierbermann en 1869) s'obtient par substitution de 2 hydrogènes par 2 groupements OH :
                                                                                 

La structure de l'alizarine marqua le début de la chimie anthraquinonique. Aujourd'hui, la production comprend un vaste assortiment de colorants aux couleurs résistantes. Les acides anthraquinoniques sont les matières 1ères les plus importantes pour la synthèse de ces colorants.
      3.Les caroténoïdes : ce sont les pigments naturels les plus répandus; ils possèdent surtout des teintes jaunes et rouges. La plupart comportent environ 40 atomes de carbone.

      Ex.: le Béta-Carotène : on la trouve dans les carottes, l'huile de palme, les graines de citrouille, la luzerne, les orties et les brocolis. On l'obtient par extraction des plantes sèches avec de l'éther ou du trichloroéthylène.
      4. Les colorants indigoïdes : ce sont des colorants résistants. Ils sont de nos jours essentiellement synthétisés. Ils ont pour structure de base l'indole que l'on trouve dans les coquilles de certains escargots de mer , ainsi que dans les plantes et les animaux.
            L'indigo était obtenu au Moyen-Age sous forme de colorant bleu, par fermentation en tonneau, à partir de plants d'indigotiers. De nos jours, le colorant synthétisé par BASF depuis 1897 a largement remplacé le produit naturel.
            Le pourpre antique est présent dans la glande hypochondriale d'un mollusque appelé Murex. Comme il faut ~ 9000 glandes pour 1g de colorant pourpre, celui-ci était très précieux au Moyen-Age. Mais depuis 1909, on peut le synthétiser.
      5. Les mélanines : ce sont des pigments naturels bruns et noirs, résistants, dont la structure de base est la tyrosine :

On les trouve dans les cheveux, la peau, les yeux des mammifères et dans les plantes. On les utilise pour la teinture des fourrures et des cheveux.
      6. Les pigments tétrapyrolliques : ils forment souvent des complexes métalliques ; ils sont composés de 4 cycles pyrolliques:

                                                          
                                                          PYROLE
Ils remplissent des fonctions physiologiques importantes chez les animaux, les plantes et les micro-organismes. Les plus importants sont la bilirubine, la chlorophylle et l'hémoglobine. On les trouve dans les coquilles d'oeufs, les plumes, les os, l'urine, les levures et les feuilles vertes.
      7. Les colorants azoïques :  ils sont synthétisés par diazotation (ou copulation diazoïque )
 

On voit que les colorants naturels sont très répandus, surtout dans les plantes (bois, racines, graines, fleurs et fruits), mais aussi dans les micro-organismes et le corps des animaux. On les y trouve à l'état libre ou liés à des glucides ou des protéines.
       Ex.: garance, cochenille, indigo, pourpre, ...
Aujourd'hui, l'importance économique des colorants naturels a beaucoup diminué. On ne les utilise plus, dans l'industrie textile,  du cuir et du papier, que pour des traitements spéciaux. Ils restent en revanche très utilisés dans les produits alimentaires, cosmétiques et pharmaceutiques.
Les colorants synthétiques dont les propriétés peuvent être précisément adaptés à leur utilisation, dominent aujourd'hui le marché.
Les principaux pays producteurs de colorants sont les U.S.A, l'Allemagne, la Grande-Bretagne, la France.
 

IV. APPLICATIONS INDUSTRIELLES.

Les colorants ont beaucoup d'applications industrielles.
On les utilise pour colorer les peintures, les plastiques, le textile, le papier, le cuir, les semences, le ciment, les enduits (plâtre, colle, ciment) , le bois, les fleurs séchées.
On les utilise également dans l'industrie alimentaire