Définition et chimie des pigments

Un pigment est une substance qui apparaît d’une certaine couleur parce qu’elle absorbe sélectivement la longueur d’onde de la lumière. Bien que de nombreux matériaux possèdent cette propriété, les pigments ayant des applications pratiques sont stables à des températures normales et ont un pouvoir colorant élevé, de sorte que seule une petite quantité est nécessaire pour voir la couleur lorsqu’il est utilisé sur des objets ou mélangé à un support. Les pigments qui se décolorent ou noircissent avec le temps ou avec une exposition prolongée à la lumière sont appelés pigments fugitifs.

Pigments historiques et préhistoriques

Les premiers pigments provenaient de sources naturelles, comme le charbon de bois et les minéraux moulus. Les peintures rupestres du paléolithique et du néolithique indiquent que le noir de carbone, l’ocre rouge (oxyde de fer, Fe2O3) et l’ocre jaune (oxyde de fer hydraté, Fe2O3-H2O) étaient connus des hommes préhistoriques. Les pigments synthétiques ont été utilisés dès l’an 2000. Le plomb blanc était fabriqué en mélangeant du plomb et du vinaigre en présence de dioxyde de carbone. Le bleu d’Égypte (silicate de calcium et de cuivre) provient du verre coloré à l’aide de malachite ou d’un autre minerai de cuivre. Au fur et à mesure que de plus en plus de pigments ont été développés, il est devenu impossible de suivre leur composition.

Au XXe siècle, l’Organisation internationale de normalisation (ISO) a élaboré des normes pour les caractéristiques et les essais des pigments. Le Colour Index International (CII) est un index standard publié qui identifie chaque pigment en fonction de sa composition chimique. Plus de 27 000 pigments sont indexés dans le schéma CII.

Teinture et luminescence

Un pigment est une substance qui est soit sèche, soit insoluble dans son support liquide. Un pigment dans un liquide forme une suspension. En revanche, un colorant est soit un colorant liquide, soit une substance qui se dissout dans un liquide pour former une solution. Parfois, un colorant soluble peut être précipité dans un pigment de sel métallique. Un pigment fabriqué à partir d’un colorant de cette manière est appelé pigment lacustre (par exemple, laque d’aluminium, laque d’indigo).

Les pigments et les colorants absorbent la lumière pour donner une certaine couleur. La luminescence est un processus par lequel un matériau émet de la lumière. La phosphorescence, la fluorescence, la chimiluminescence et la bioluminescence sont des exemples de luminescence.

Définition des pigments dans les sciences de la vie

En biologie, le terme « pigment » est défini de manière quelque peu différente, où un pigment désigne toute molécule colorée présente dans une cellule, qu’elle soit soluble ou non. Ainsi, bien que l’hémoglobine, la chlorophylle, la mélanine et la bilirubine (à titre d’exemples) ne correspondent pas à la définition étroite du pigment en science, ce sont des pigments biologiques.

Dans les cellules animales et végétales, la couleur structurelle est également présente. On peut en voir un exemple dans les ailes de papillons ou les plumes de paon. Les pigments sont de la même couleur quelle que soit la manière dont on les regarde, tandis que la couleur structurelle dépend de l’angle de vue. Alors que les pigments sont colorés par absorption sélective, la couleur structurelle résulte de la réflexion sélective.

Comment fonctionnent les pigments

Les pigments absorbent de manière sélective les longueurs d’onde de la lumière. Lorsque la lumière blanche frappe une molécule de pigment, différents processus peuvent conduire à l’absorption. Des systèmes conjugués de doubles liaisons absorbent la lumière dans certains pigments organiques. Les pigments inorganiques peuvent absorber la lumière par transfert d’électrons. Par exemple, le vermillon absorbe la lumière, transférant un électron de l’anion de soufre (S2-) à un cation métallique (Hg2+). Les complexes de transfert de charge éliminent la plupart des couleurs de la lumière blanche, réfléchissant ou diffusant le reste pour apparaître sous une certaine couleur. Les pigments absorbent ou soustraient des longueurs d’onde et n’en ajoutent pas comme le font les matériaux luminescents.

Le spectre de la lumière incidente affecte l’apparence d’un pigment. Ainsi, par exemple, un pigment n’apparaîtra pas tout à fait de la même couleur sous la lumière du soleil que sous un éclairage fluorescent parce qu’une gamme différente de longueurs d’onde est laissée à être réfléchie ou diffusée. Lorsque la couleur d’un pigment est représentée, la couleur de la lumière du laboratoire utilisée pour effectuer la mesure doit être indiquée. Habituellement, cette couleur est de 6500 K (D65), ce qui correspond à la température de couleur de la lumière du soleil.

La teinte, la saturation et les autres propriétés d’un pigment dépendent des autres composés qui l’accompagnent dans les produits, tels que les liants ou les charges. Par exemple, si vous achetez une couleur de peinture, elle apparaîtra différente selon la formulation du mélange. Un pigment aura un aspect différent selon que sa surface finale est brillante, mate, etc. La toxicité et la stabilité d’un pigment sont également affectées par d’autres produits chimiques présents dans une suspension de pigment. La toxicité et la stabilité d’un pigment sont également affectées par d’autres produits chimiques présents dans une suspension de pigment. Cela est préoccupant pour les encres de tatouage et leurs supports, entre autres applications. De nombreux pigments sont hautement toxiques en eux-mêmes (par exemple, le blanc de plomb, le vert de chrome, l’orange de molybdate, le blanc d’antimoine).

Liste des pigments importants

Les pigments peuvent être classés selon qu’ils sont organiques ou inorganiques. Les pigments inorganiques peuvent être à base de métal ou non. Voici une liste de quelques pigments clés :

Pigments métalliques

• Pigments de cadmium : rouge de cadmium, jaune de cadmium, orange de cadmium, vert de cadmium, sulfoséléniure de cadmium
• Pigments de chrome : jaune de chrome, viridien (vert de chrome)
• Pigments de cobalt : bleu de cobalt, violet de cobalt, bleu de céruléum, aureolin (jaune de cobalt)
• Pigments de cuivre : azurite, bleu d’Égypte, malachite, vert de Paris, violet de Han, bleu de Han, vert-de-gris, vert de phtalocyanine G, bleu de phtalocyanine BN
• Pigments d’oxyde de fer : ocre rouge, rouge vénitien, bleu de Prusse, sanguine, caput mortuum, rouge d’oxyde
• Pigments de plomb : plomb rouge, blanc de plomb, blanc de cremnitz, jaune de Naples, jaune de plomb-étain
• Pigment de manganèse : violet de manganèse
• Pigment de mercure : vermillon
• Pigments de titane : blanc de titane, noir de titane, jaune de titane, beige de titane
• Pigments de zinc : blanc de zinc, ferrite de zinc

Autres pigments inorganiques

• Pigments de carbone : noir de carbone, noir d’ivoire
• Terres argileuses (oxydes de fer)
• Pigments d’outremer (lapis-lazuli) : outremer, outremer vert

Pigments organiques

• Pigments biologiques : alizarine, alizarine cramoisie, gamboge, rouge cochenille, garance rose, indigo, jaune indien, violet tyrien
• Pigments organiques non biologiques : quinacridone, magenta, jaune de diarylide, bleu de phtalo, vert de phtalo, rouge 170