Halochromie (halochromisme)

Définition

L'halochromie, ou l'halochromisme, est la chimie du changement de couleur d'une substance en fonction de l'état de charge de ses molécules. L'halochromisme fait référence à la propriété de certains matériaux de changer de couleur en raison des changements de pH dans l'environnement où ils se trouvent.

Un photochromisme induit un halochromisme :

Halochromisme induit par pseudo-photochromisme : changement de couleur réversible pour les dérivés de porphyrine et leur reconnaissance moléculaire vis-à-vis des chlorhydrates. Une série de dérivés de porphyrine phényle méso-substituée a été sélectionnée pour étudier leur comportement photochromique dans plusieurs solutions de chlorure d'aryle.

Explications

Le terme chromie (ou chromisme) est défini comme des matériaux qui peuvent changer de couleur de façon réversible en présence d'un facteur. Le facteur dans ce cas est le pH. Les indicateurs de pH ont cette propriété.

Substances halochromes

Les halochromes montrent des changements de couleur (effet bathochrome, hypsochrome) lorsque l'état de charge change (par exemple la formation de sel). Ce phénomène dans la chimie des colorants peut être observé sur différents indicateurs acido-basiques (par exemple la phénolphtaléine ou le tournesol). En tant qu'acide organique faible, la phénolphtaléine est non chargée et incolore dans un environnement faiblement acide à neutre. Dans les solutions alcalines, la molécule indicatrice présente une couleur rouge en raison de la charge négative. Le tournesol change sa couleur du rouge (acide) au bleu (basique) en fonction du pH d'une solution aqueuse.

Les substances halochromes sont appropriées comme indicateurs dans des environnements où le changement de pH intervient fréquemment ou où la variation du pH est extrême. Les substances halochromes peuvent être utilisées pour indiquer le potentiel d'action d'un milieu sur d'autres matériaux, par exemple, indiquant le potentiel de corrosion acide d'une solution contre un métal immergé.

Une autre utilisation potentielle de l'halochromisme est la détermination du pH des solutions. La couleur obtenue en ajoutant une substance halochrome à la solution d'essai est comparée à une solution de référence, c'est-à-dire une solution de pH connu contenant la substance halochrome à la même concentration, température et pression. Par comparaison visuelle (ou instrumentale), le pH de la solution d'essai peut être estimé. La détermination visuelle a l'inconvénient que la sensibilité de la vision humaine dépend de la couleur. Un autre inconvénient de cette méthode est que les solutions colorées masquent souvent le changement de couleur de l'indicateur halochrome.

⭐ Le changement chromatique des molécules halochromes intervient lorsqu'il est lié aux ions hydronium (H₃O⁺) ou hydroxyle (OH^-) présents dans la solution. Ces interactions entraînent des changements structurels dans les systèmes conjugués de la molécule, modifiant ainsi l'énergie des liaisons et les longueurs d'onde qui sont absorbées. Le résultat final est le changement de couleur perçu pour la substance.

Un exemple de substance halochrome est le bleu de bromothymol, qui change sa couleur jaune (forme protonée) dans un milieu acide (excès d'hydronium) en bleu (forme déprotonée) dans un milieu basique (excès d'hydroxyle). La couleur verte intermédiaire est le résultat de la présence des deux formes - protonée et déprotonée - simultanément.

✅ Il est important de noter que la variation de teinte observée pour les substances halochromes est due exclusivement à la variation de la concentration de la forme prédominante en fonction du pH. Par exemple, pour le bleu de bromothymol, la variation de l'intensité de la couleur bleue avec l'augmentation du pH est due exclusivement à l'augmentation de la concentration de la forme déprotonée de cette molécule, et non à une variation continue de la structure.

⭐ Voir aussi la thermochromie (thermochromisme).

Chromotropisme

Les complexes de métaux de transition affichent souvent une diversité de belles couleurs. L'origine de la couleur dans ces composés est principalement due à la transition d–d des ions métalliques et au transfert de charge entre le métal et le ligand. De plus, dans certains de ces composés, la couleur des complexes est modifiée de manière réversible en fonction des conditions physiques et/ou chimiques environnantes, ce que l'on appelle le chromotropisme.

Le chromotropisme est classé en différentes classes en fonction du changement d'atmosphère, tels que la température (thermochromisme), le solvant (solvatochromisme), la pression (piézochromisme), la lumière (photochromisme), l'ion (ionochromisme), le pH (halochromisme) et la réaction électro-redox (électrochromisme). Ce phénomène a attiré beaucoup d'attention en raison de la grande variété d'applications potentielles telles que les matériaux thermosensibles, l'imagerie, les matériaux de photo-commutation, les matériaux de capteur, les commutateurs moléculaires, les capteurs de polluants et les indicateurs de couleur à base d'acide de Lewis.

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