Les indicateurs colorés - Cours de Physique Chimie Première avec Maxicours

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Les indicateurs colorés

Objectif(s)
Un indicateur coloré est une espèce chimique dont la couleur varie en fonction du pH de la solution dans laquelle il se trouve.
Quelles sont les propriétés des indicateurs colorés ?
Quelle est l’utilité des indicateurs colorés ?
1. Présentation des indicateurs colorés
Les indicateurs colorés sont connus depuis le 18e siècle. Ils servent notamment dans les dosages acido-basiques.
a. Définitions
Un indicateur coloré de pH est une espèce chimique qui change de couleur en fonction du pH.
Les indicateurs colorés absorbent une partie de la lumière qu’ils reçoivent. Leur spectre d’absorption dépend du pH.
Selon le pH, la structure de la molécule varie ce qui explique que la molécule n’absorbe pas la lumière de la même façon.

Exemple de la phénolphtaléine
Forme acide ou neutre Forme basique
Incolore Rose violacé

b. Historique
Le premier indicateur coloré a été extrait des graines de tournesol en 1767 par W. Lewis. Cet indicateur coloré a servi à repérer l’équivalence au cours d’un dosage acido-basique car sa couleur varie en fonction du pH.

Le tournesol contient un acide (l’azolitmine) dont les molécules (forme acide) sont de couleur rouge et les anions (forme basique) sont bleus.
c. Indicateurs colorés naturels et synthétiques
Il existe de nombreux indicateurs colorés extraits de substances naturelles : le chou rouge, la rose, la betterave, l’artichaut, le curcuma, le thé.

Avec l’essor de la chimie moderne, on a mis au point de nouvelles espèces chimiques, comme la phénolphtaléine ou le bleu de bromothymol.
2. Spectre d'absorption d'un indicateur coloré
Le spectre d’absorption d’un indicateur coloré permet d’expliquer ses propriétés colorées.
a. Les variations de l'absorbance en fonction de la longueur d'onde
À l’aide d’un spectrophotomètre, on étudie la variation de l’absorbance A d’une solution de bleu de bromothymol (BBT) en fonction de la longueur d’onde de la radiation pour trois solutions de pH différents.
La courbe est représentée ci-dessous.


b. Interprétation
La courbe orange est celle de la forme acide (pH = 5). On note un maximum d’absorption pour λ= 430 nm (indigo). La forme acide est donc orange.

La courbe bleue est celle de la forme basique (pH = 9). On note un maximum d’absorption pour λ= 630 nm (rouge). La forme basique est donc bleue.

La courbe verte est celle de la solution à pH neutre (pH = 7) ; il y a deux pics d’absorption pour les mêmes valeurs que la forme acide et basique.

Dans cette zone, appelée zone de virage, il y a présence des deux formes de l’indicateur coloré.
3. Utilisation des indicateurs colorés
Les indicateurs colorés sont surtout utilisés pour réaliser des dosages acido-basiques ou pour indiquer le pH de solutions.
a. Zone de virage
On appelle zone de virage l’intervalle de pH dans lequel l’indicateur coloré change de couleur.
Le tableau ci-dessous donne la zone de virage de quelques indicateurs colorés.

Indicateur Couleur (acide) Transition PH
(approximative)
Couleur (base)
Rouge de crésol rouge 0,0 - 1,0 jaune
Bleu de bromophénol (BBP) jaune 3,0 - 4,6 violet
Vert de bromocrésol jaune 3,8 - 5,4 bleu
Rouge de méthyle rouge 4,2 - 6,3 jaune
Papier de tournesol (Azolitmine) rouge 4,5 - 8,3 bleu
Bleu de bromothymol, BBT (2e transition) jaune 6,0 - 7,6 bleu
Phénolphtaléine incolore 8,2 - 10,0 rose
Carmin d'indigo bleu 11,4 - 13,0 jaune

b. Utilisations
Un indicateur coloré peut être utilisé pour réaliser un titrage acido-basique.

Protocole
On introduit quelques gouttes d’un indicateur coloré dans une solution à doser et on verse petit à petit le réactif.
Lorsque l’on atteint l’équivalence, l’indicateur coloré change de couleur.

L’indicateur coloré est choisi en fonction du dosage à réaliser.
Un indicateur coloré peut être utilisé pour indiquer le pH d’une solution (piscine, pH de l’urine, pH d’une solution).
Dans ce cas, on réalise un mélange d’indicateurs (exemple : papier pH). La teinte prise par la solution ou le papier donne une indication de la valeur du pH.

L'essentiel
Un indicateur coloré est une espèce chimique qui existe sous différentes formes, et sous différentes couleurs en fonction du pH.
Il existe des indicateurs colorés naturels et des indicateurs colorés artificiels.
Un indicateur coloré peut servir à réaliser des dosages et à donner une indication du pH d’une solution.
La couleur de l’indicateur coloré est lié à sa structure.

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