Couleur du diiode

[AudeS]

Bonjour,

D'après de nombreuses discussions sur ce sujet, j'ai compris que le diiode dissous dans les solvants apolaires non donneurs (cyclohexane) restait violet, alors que dans les solvants polaires donneurs (éthanol) il prenait une teinte brune.

On me demande dans un exercice de comparer les changements de couleur entre une solution de diiode dans le cyclohexane et une solution de diiode dans l'éthanol à l'aide d'un diagramme d'OM. Et on me précise entre parenthèses: adduits formés entre l'iode et les solvants...

Je pensais que le diiode ne réagissait pas avec le cyclohexane ? (d'où sa couleur violette)
Et si le diiode réagit avec l'éthanol, quel adduit donne-t-il ? (il me semble que doublet non liant du O est capté par une OM non liante de I-I)

Merci d'avance
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[moco]

L'iode I₂ pur a une couleur violette. La vapeur d'iode est violette. Les solutions d'iode dans les solvants non polaires sont violettes, comme dans le cyclohexane. Dans ce cas, les diagrammes d'OM ne sont pas modifiés par le solvant.
Il n'y a que dans l'eau et les liquides polaires comme l'éthanol que l'iode I₂ est brun. Mais il faut signaler que l'iode est très peu soluble dans l'eau, alors qu'il est très soluble dans les solutions aqueuses de iodure de potassium KI, en donnant aussi des solutions brunes très foncées, contenant l'ion I₃^-.
J'ai entendu deux explications pour expliquer cette couleur brune. L'une d'entre elles est l'adduit instable que formerait I₂ avec l'atome d'oxygène du solvant, et c'est ce dont tu parles.
J'ai aussi entendu une autre explication basée sur le fait que les solutions brunes de I₂ sont conductrices du courant, donc qu'elles contiennent des ions. Et comme l'iode I₂ se dissout fort bien dans les solutions de KI en formant l'ion I₃^- qui est brun, on pense que l'iode dans l'eau se dissocie en un hypothétique ion I⁺ et un ion iodure I^- qui aussitôt se combine avec un autre I₂ pour former l'ion tri-iodure I₃^-, le même qu'on trouve dans les solutions de I₂ dans KI.La couleur brune serait dans tous les cas due à l'ion tri-iodure.
Je ne connais pas la vraie explication.

[AudeS]

J'ai tout compris, merci beaucoup pour ces explications très claires, Moco. J'avais espoir que vous répondiez car à chaque fois je tombe sur vos contributions aux topics de chimie, et tout me paraît plus clair
Merci encore !

[moco]

Merci pour le compliment, AudeS ! C'est toujours agréable à recevoir.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Resartus]

Bonjour,
La première étape importante, quand on parle de couleur, est de savoir si on voit une couleur additive ou soustractive. Ici, le violet perçu est soustractif et correspond à une absorption de vert à 530 nm

Ensuite, pour l'explication, comme l'exercice parle d'orbitales moléculaires il faut s'adapter à cela.

Il faut d'abord savoir quels sont les HOMO/LUMO de la molécule de diiode isolée. On peut vérifier que ce sont respectivement les pipx*/pipy* et la sigmapz*. L'écart entre elles donne la couleur verte d'émission/absorption.

Pour ce qui est de la molécule solvatée, le degré d"explication" va devoir s'adapter aussi
En vous parlant d'adduit, l'exercice vous demande de ne vous intéresser qu'à une seule molécule de solvant qui va se comporter comme un capteur d'électrons (base de lewis) et interagir avec les orbitales du diiode. On suppose par exemple un oxygène ou un azote du solvant, qui a une patte libre de type sp3.
Par symétrie, l'interaction n'est possible que si cette patte est alignée avec l'axe du diiode, et elle peut alors s'hybrider avec la sigma* du diiode, ce qui donne deux nouvelles orbitales sigma, en plus des pi* toujours présentes. La sigma* haute va remonter, et l'écart HOMO/LUMO s'élargit et passe vers le violet . La couleur complémentaire est alors jaune/marron.

Mais, comme l'a dit Moco, cette "explication" est un peu courte pour décrire la réalité.

Il faudrait normalement trouver la configuration HOMO/LUMO de l'ensemble formé de I2 et des n molécules de solvant qui forment une "cour" autour. Cela permettrait en particulier de retrouver le fait que le diiode perd une grande partie de sa charge électronique, qui passe vers le solvant, et que la solution devient conductrice grâce aux possibilités de sauts d'électrons entre les clusters. Mais il n'y aurait guère que des calculs de chimie quantique laborieux pour retrouver cela (et je ne suis pas sûr que même les ordinateurs actuels aient la puissance nécessaire)

[AudeS]

Wouah, merci pour cette explication. Mais je ne suis qu'en L2 chimie pour le moment, je n'ai pas tout compris ver la fin