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Synthèse de pigments

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Objectif(s)

Un pigment est une substance qui est généralement utilisée pour fabriquer des peintures. Il existe des pigments à l’état naturel, mais on peut aussi les synthétiser au laboratoire.
Comment synthétiser un pigment ?

1. Synthèse d'un pigment organique : l'indigo

L’indigo est un pigment bleu qui existe à l’état naturel. Pour répondre aux besoins de l’industrie, on peut le synthétiser en laboratoire.

a. Le bleu indigo à l'état naturel

L’indigo est un pigment que l’on extrait de l’indigotier, un arbuste poussant dans des climats chauds de l’Afrique, l’Asie et l’Amérique.
Les feuilles de l’indigotier, placées en fermentation dans de l’eau, sont ensuite traitées par de la soude, puis séchées. On recueille ainsi le pigment sous forme de poudre bleue.

b. Synthèse du bleu indigo

La synthèse de l’indigo est réalisée à partir de 2-nitrobenzaldéhyde, d’acétone et de soude (solution aqueuse d’hydroxyde de sodium NaOH).
Cette préparation a été mise au point au 19^e siècle et permet, encore de nos jours, de fabriquer l’indigo nécessaire à l’industrie de la peinture.

Mode opératoire
Dans un erlenmeyer, placer environ 2 g de 2-nitrobenzaldéhyde et ajouter 20 mL d’acétone.
Ajouter 50 mL d’eau.
Agiter pour dissoudre le solide.
Ajouter, à l’aide d’une pipette graduée 10 mL de soude de concentration 1 mol.L^-1.
Il se forme un précipité d’indigo.

L’équation de la réaction s’écrit comme suit :

Verser le contenu de l’erlenmeyer dans un dispositif de filtration.

Laver plusieurs fois avec de l’eau distillée, puis avec de l’éthanol jusqu’à ce que le filtrat soit incolore.
Le lavage de l’indigo à l’éthanol permet d’éliminer les traces de 2-nitrobenzaldéhyde.
Récupérer le solide et le sécher dans une étuve à 100 °C.

2. Synthèse d'un pigment minéral : l'auréoline jaune

L’auréoline jaune est un pigment transparent jaune synthétisé à partir du 19^e siècle. Il est utilisé dans les peintures aquarelles.

a. Principe de la réaction de synthèse

L’auréoline est un pigment minéral qui contient du cobalt.

Formule de l'auréoline

On prépare l’auréoline par addition d’une solution de chlorure de cobalt (II) acidifiée par de l’acide éthanoïque, à une solution de nitrite de potassium.

L’équation de la synthèse s’écrit :
Co²⁺ + 7NO₂^- + 3K⁺ + 2CH₃COOH = K₃[Co(NO₂)₆] + NO + H₂O + 2CH₃COO^-

b. Mode opératoire

Dans un erlenmeyer de 100 mL, dissoudre 4,0 g de nitrite de potassium solide KNO₂ dans environ 30 mL d’eau distillée. La solution est notée S.

Dans un ballon bicol introduire 20 mL d’une solution d’acide éthanoïque à 6 mol.L^-1, et 2,5 g de chlorure de cobalt (II) hexahydraté CoCl₂, 6H₂O. La solution est notée S’.

Verser la solution S dans le ballon contenant la solution S’. Adapter un réfrigérant à eau et placer le ballon dans un bain-marie d’eau chaude (60 - 70 °C), sous hotte pendant trente minutes.

Montage à reflux

Il se forme un solide jaune dans le ballon.

Refroidir le milieu réactionnel dans un bain d’eau et de glace.
Filtrer le mélange sous vide à l’aide d’un filtre Büchner, rincer le solide avec de l’eau
distillée froide.
Placer le solide à l’étuve.

L'essentiel

Un pigment est une substance solide qui peut exister à l’état naturel ou qui peut être synthétisée.
Pour synthétiser un pigment, il faut suivre un protocole expérimental complexe, constitué de plusieurs étapes. Un pigment peut être organique ou minéral. Les pigments minéraux contiennent des métaux (fer, cobalt, cuivre, etc…).

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