Questions autour de la « solution tampon »

[Vermillon]

Bonjour ! Je viens vers vous car je suis dans une impasse…
En effet, Je suis étudiant dans une école d’art et j’essaye depuis quelques mois de fabriquer des pigments à base de colorant en créant un complexe de coordination (colorant végétal, sulfate d’aluminium, carbonate de calcium).
Mon problème est le suivant : lorsque je réalise la transformation en ajoutant du carbonate de calcium et en augmentant le ph, certains de mes colorants changent drastiquement de couleurs, passant notamment du rouge au bleu verdâtre.
J’ai lors de mes recherches eu la connaissance d’une méthode qui visait à effectuer un solution tampon dans le but de stabiliser la coloration ou de limiter ce changement.
Néanmoins, je ne possède pas assez de connaissance et j’ai bien du mal à comprendre comment je peux mettre en place cette solution tampon. C’est pourquoi je viens vers vous !

Pouvez-vous me donner des conseils ou vulgariser la méthode de calcul de celle-ci ?

Merci d’avance !
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[moco]

Après lecture de ton texte, plusieurs points me paraissent pas clairs.
1 - Pourquoi utiliser un colorant végétal, et lequel ? Il y en a beaucoup. Mais les colorants végétaux ont hélas la propriété de se décolorer rapidement à la lumière solaire. Et ce n'est probablement pas ce que tu cherches. Les colorants minéraux sont stables à la lumière.
2 - Quelle sorte de complexe de coordination veux-tu créer ? Ess-tu sûr que le mélange colorant + sulfate d'aluminium + carbonate de calcium forme un complexe de coordination ? A ma connaissance, le mélange sulfate d'aluminium + carbonate de calcium n'est pas stable, et réagit lentement avec dégagement de gaz carbonique. En effet, les solutions de sulfate d'aluminium sont acides, alors que les mélanges à base de carbonate de calcium sont plutôt basiques, ce qui est incompatible.
3 - Comment fais-tu pour augmenter le pH de ton mélange ? Il me semble qu'en ajoutant de la soude (par exemple) pour augmenter le pH, on détruit le sulfate d'aluminium.
4 - Il existe des quantités de solutions tampon, qui varient toutes selon le pH désiré. Elles sont toutes faites pour maintenirr le pH d'une solution à la même valeur, même si on ajoute des acides ou des bases à la solution. Alors que ces additions d'acide ou de base modifieraient fortement le pH, s'il n'y avait pas de solution tampon. Si tu veux je peux te donner des recettes de solution, mais il faudrait savoir pour quel pH. Et surtout il faudrait savoirs la solution est stable, avant addition de tampon. Il me semble que le mélange sulfate d'aluminium + carbonate de calcium n'est pas stable, et qu'il se décompose en produisant du gaz carbonique.
Si donc, tu pouvais t'expliquer, on pourrait te répondre mieux.

[Vermillon]

1-Les colorants à base de végétaux m’intéressent par leurs diversités, mais aussi car il est facile de pouvoir les produire à une échelle artisanale. Bien qu’ils soient faibles aux UV, je pense qu’ils peuvent trouver leurs utilités, notamment dans des secteurs professionnels comme celui de l’évènementiel (ça reste encore à prouver mais je suis un optimiste ��).

2-C’est à partir de mes recherches historiques et littéraires que je suis tombé sur cette recette de « pigment » à base de colorant qui semble créer un complexe de coordination (sulfate d’aluminium+carbonate de calcium+colorant). Le but étant de lier les molécules de couleurs à une matière minérale qui améliore la résistance et l’opacité du colorant.
Pour fabriquer ce pigment j’ajoute en premier lieu le sulfate d’aluminium au colorant, puis dans un second temps le carbonate de calcium. La différence de ph permet de créer une réaction chimique qui permet l’apparition de ce complexe et ainsi d’une matière colorée insolubles.

Ce type de pigments a notamment été employé pendant la renaissance pour étoffer la palette des peintres.

3-J’ajoute une quantité précise de cabonate de calcium qui me permet de remonter le ph de ma solution (sulfate d’aluminium ) jusqu’à un ph 7 qui permet de réaliser la transformation chimique. Je ne sais pas trop si j’ai répondu à ta question :/ ?

4-Pour répondre à ta question je vais essayer de te donner un cas concret :

En laissant macéré de l’hibiscus dans de l’eau pendant quelques heures j’obtiens une solution colorée que je filtre. Cette solution est rouge et de ph 2.5. Le problème étant que lorsque j’ajoute le carbonate de calcium à ma solution, le ph augmente et la couleur passe du rouge au bleu-gris à ph 7 et je ne peux obtenir le pigment sans passer par cette étape.
Mon but est donc de trouver un moyen de stabiliser ma solution à un ph de 2.5 et ensuite de pouvoir enclencher ma réaction.
Est-il possible de stabiliser mon ph à 2.5 en ajoutant une certaine dose de acide/basique léger ?


J’espère que mes réponses seront assez claires pour vous, le vocabulaire de chimie est encore assez frais pour moi :/

[moco]

Je m'étonne que tu obtiennes un pH pareillement bas (2.5) en trempant de l'hibiscus dans de l'eau. Cela veut dire que l'hibiscus contient un acide fort. Mais lequel ? il est clair que ce sera difficile de maintenir ce pH par une solution tampon. Si on ajoute du carbonate de calcium à une solution de pH 2.5, le carbonate de calcium va être détruit et le pH va redescendre vers 7 ou 8, quelle que soit la quantité de solution tampon utilisée. Et tu vas détruire l'un et l'autre, avec comme résultat que tu vas produire une sorte de gelée d'hydroxyde d'aluminium (ou alumine) mélangée à du sulfate de calcium très peu soluble. Et ce mélange a la propriété d'absorber donc de fixer les molécules colorées complexes. Mais la couleur dépendra du pH.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Vermillon]

merci pour tes réponses !

J'ai pu m'entretenir aujourd'hui avec une personne qui a réussi, un peu par surprise, a conserver la couleur en ajoutant petit à petit des solutions acide/alcalin faible aux colorants. Si j'achète une solution tampon de ph 4.65, pense tu que je puisse maintenir la couleur jusqu'à obtenir le pigment (composé d'alumine et de sulfate de calcium) ?

Aussi je me demande si le pigment, réalisé avec cette réaction, reste sensible aux variations de ph , notamment lorsque qu'il est ajouté à un liant comme l'acrylique ou le polyuréthane ? Si non, éxiste-t-il une manière ou une autre méthode pour isoler le colorant !

bonne journée !

[moco]

Si tu achètes une solution de pH connu, cela va te coûter le peau des fesses. Tu as meilleur temps de la faire toi-même. Pour avoir un tampon de pH 4.65, on fait mélanger 50 mL d'hydrogéno-phthalate de potassium 0.1 molaire (20.42 g/litre) et 12.5 mL de soude NaOH 0.1 molaire (4.0 g/litre).
Concernant ta question de la résistance du colorant à la variation de pH, on ne peut pas répondre. Chaque colorant réagit à son propre domaine de pH.