Bathochrome

Définition

L'effet bathochrome, également appelé redshift ou déplacement bathochrome, décrit un approfondissement de la couleur, c'est-à-dire un changement dans le spectre d'absorption dans la gamme d'ondes plus longues et à faible énergie du spectre électromagnétique.

Les effets bathochrome, hypsochrome, hyperchrome, hypochrome :

Effet bathochrome : déplacement des bandes vers les grandes longueurs d'onde. Effet hypsochrome : déplacement des bandes vers les courtes longueurs d'onde. Effet hyperchrome : augmentation de l'intensité d'absorption. Effet hypochrome : diminution de l'intensité d'absorption.

Explications

En physique, l'effet bathochrome ou déplacement bathochrome est le phénomène qui est vérifié lorsque la longueur d'onde d'absorption d'une substance se déplace vers des longueurs d'onde plus grandes ou une énergie plus faible en raison de l'effet du solvant ou en raison de la présence de différents substituants chimiques. Ce décalage est également connu sous le nom de redshift.

Le phénomène opposé, c'est-à-dire le mouvement d'une bande vers des longueurs d'onde plus courtes ou plus élevées, est appelé effet hypsochrome. Si le décalage bathochrome résulte d'un groupe chargé négativement (semblable à du sel), il s'agit d'un effet halochrome.

Si des substituants ou des groupes fonctionnels déplacent le spectre d'absorption d'une substance vers des longueurs d'onde plus courtes, il s'agit d'un effet hypsochrome contrairement à l'effet bathochrome.

Un exemple d'effet bathochrome, décrit pour la première fois par le scientifique allemand Richard Willstätter (1872–1942) est proposé par les anthocyanes. Ces pigments végétaux changent de couleur en fonction de l'acidité (pH) de la solution dans laquelle ils se trouvent.

Ainsi, la couleur rouge orangé de la pélargonidine en conditions acides se transforme en rouge violet intense de cyanidine en conditions neutres et en rouge violet-bleu de delphinidine en conditions alcalines.

⭐ Dans le cas des colorants organiques, les groupes bathochromes -OH, -NH₂, -NR₂ et -OCH₃ comme auxochromes déplacent le spectre d'absorption du violet au bleu, cyan, vert et jaune au rouge. Ce changement dans l'absorption du substrat change la "couleur perçue" du corps coloré complémentaire du rouge au violet.

La force de l'effet bathochrome est influencée par la structure de la molécule et certains substituants. Ces influences conduisent à une plus grande délocalisation des électrons π. Plus les électrons π d'une molécule sont délocalisés, moins il faut d'énergie pour les exciter. La lumière nécessaire à l'excitation est absorbée, le corps absorbant apparaît dans la couleur complémentaire correspondante.

Les structures cycliques ont un effet bathochrome plus faible que les structures linéaires. Les chromophores et en particulier les systèmes conjugués de chromophores ont un effet bathochrome plus fort.

Avec un effet Substituants bathochrome (bathochrome) influencent la mésomérie du chromophore. En conséquence, les électrons π sont sous une forme plus délocalisée. Des auxochromes comme le groupe -NH₂ provoquent un approfondissement de la couleur.

Si les atomes H sur le groupe -NH₂ sont substitués par des radicaux alkyle ou aryle, l'approfondissement de la couleur augmente car la seule paire d'électrons peut participer davantage à la mésomérie. Le fait qu'un auxochrome soit bathochrome ou hypsochrome (augmente la couleur) dépend de la position sur le chromophore.

L'effet bathochrome devient particulièrement intense lorsqu'un groupe fonctionnel auxochrome (+M) et antiauxochrome (-M) se complètent sur la même molécule de colorant. Un groupe fonctionnel augmente la densité d'électrons sur le système d'électrons π (effet + M), tandis que l'autre essaie de la réduire en même temps (effet −M).

En général, la mésomérie est renforcé par un système push-pull.

Dans le cas des sels de certains colorants, un approfondissement de la couleur (halochromie) intervient. Si un groupe hydroxyle d'un phénol est déprotoné, les libres résultant des paires d'électrons de l'phénolate participent plus dans le groupe mésomérique et un maximum d'absorption est décalé.

✅ En général, l'insertion de groupes bathochromes produit un colorant avec une couleur différente. L'effet halochrome est utilisé pour les indicateurs car la couleur change à un certain pH de la solution.

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