1. Definition d'une encre
Un dermographe
Le tatouage est une injection d'encre grâce à un dermographe dans les cellules de la peau. L'encre tire sa couleur des pigments qui sont dans sa composition. Ces pigments sont composés d’espèces chimiques colorées, en suspension dans un liquide ou en dispersion dans un solide. Les pigments sont dilués dans des solvants, comme de l’éthanol. On va ensuite les mélanger à des résines, des cires ou encore de la laque pour faire varier la brillance de l'encre .Le liant enrobe la poudre pigmentaire et l'agglutine pour former une pâte plus ou moins liquide ou épaisse. La composition d'une encre est bien sûr variable et parfois même inconnu du tatoueur lui-même.
2. La couleur d'une solution
Une espèce chimique se comporte comme un filtre. L'orsqu’on envoie sur elle une onde électromagnétique, elle atténue l'intensité de certaines radiations qui sont dites absorbées.
Les substances nous apparaissent colorées quand elles absorbent des radiations de la lumière dans le domaine du visible; c'est à dire d'une longueur d'onde comprise entre 400 et 800 nm.
La couleur de l'espèce correspond à la couleur complémentaire de la couleur absorbée.
Cercle chromatique de lumières additives Cercle chromatique de lumières soustractives
L'absorbance (A) d'une solution est caractérisée par l’aptitude des espèces à absorber une radiation lumineuse d'une certaine longueur d'onde. On a par exemple pour une encre incolore un spectre d'absorption avec aucune longueur d'onde absorbée dans le visible , comme montré ci-dessous :
Spectre d’absorption d’une solution incolore
Ceci est le spectre d'absorption d'un pigment chlorophylliens on voit que cette espèce absorbe dans le rouge le bleu et le violet ; ce qui explique la couleur vert de ce pigment.
Spectre d’absorption d’un pigment chlorophyllien
3) Les principes de l'absorption UV-visible
Une radiation lumineuse est caractérisée par sa fréquence notée ν associé à un quantum d'énergie noté
h (qui est une constante égale à : 6,62 .10-34)
E = h. ν
La longueur d'onde λ de la radiation et sa fréquence v sont liés pas la relation λ = c / v
Le quantum d'energie est dit porté par une particule appelée photon.
On explique la couleur par une transition électronique lorsque la molécule absorbe un photon d’énergie, les électrons vont passer de l’état fondamental E0 à l’état excité E1 (instable). Il y a ensuite retour à l’état E0 avec émission d'Energie.
Pour une molécule ,on appelle ces états « état orbitale moléculaire »
4) Matière colorée
Depuis toujours on extrait de la nature les substances qui nous permettent d'obtenir de la couleur.
On peut avoir de la matière colorée inorganique issus des minéraux ,et on sait l’extraire depuis la préhistoire dans les fresques par exemple on trouve des traces de charbon.
On peut aussi avoir de la matière colorée organique issue des animaux ou des végétaux.
L'extraction de matière colorée organique consiste à solubiliser la substance colorée dans un solvant extracteur qui va séparer la phase organique de la phase aqueuse et va donc permettre de garder la substance colorées.
L'extraction de ces matières colorées est souvent longue et a un fort coût. Et celle-ci sont souvent instable et ne tiennent pas dans le temps.
C'est pour cela que petit à petit grâce aux avancées scientifiques la synthèse d'espèces chimiques a remplacé la matière colorée naturelle au milieu du XIX ème siècle.
Une matière colorée peut donc être organique, inorganique, naturelle ou synthétisée.
Parmi elles on distingue pigments et colorants ; mais nous n'étudierons que les pigments.
Pour les tatouages on utilise le plus souvent des pigments synthétiques car les pigments naturels ne tiennent pas bien sous la peau. Les pigments synthétiques sont fabriqués de manière artificielle. Ils peuvent provenir d'une source minérale comprenant des liaisons chimique avec d'autres métaux (plomb, cadmium) ou d'une source organique, issu de la chimie du pétrole basée sur des liaisons de carbone (phtalocyanine). On utilise aussi parfois des oxydes métalliques pour les encres de tatouage.
5)Les molécules colorées
Les molécules colorées sont des molécules organiques.
Une molécule organique est une molécule constituée principalement d'atomes de carbones et d'atomes d'hydrogènes. Elles peuvent contenir d'autres éléments en quantité plus limitée comme oxygène, l'azote, souffre, phosphore, halogène.
Les liaisons entre les atomes sont faites par des doublets d'électrons. L'interaction de la lumière avec la matière dépend de l'énergie des électrons de la molécule et plus particulièrement des liaisons carbone-carbone.
Lorsque deux doubles liaisons carbone-carbone, sont séparées par une liaison simple, on dit qu’elles sont conjuguées.
Exemple d’une liaison conjuguée
Pour qu'une molécule soit colorée elle doit posséder des liaisons conjuguées successives, il lui en faut au moins 7 en l’absence de groupe caractéristique.
Un groupe caractéristique est un groupe d'atomes donnant aux molécules qui le possèdent des propriétés spécifiques. La présence d'un groupe caractéristique dans une molécule organique influe sur le domaine de radiation qu'elle absorbe et modifie donc sa couleur.
La longueur d'onde d'une lumière absorbée augmente lorsque le nombre de doubles liaisons conjuguées consécutives augmente.
Les doubles liaisons conjuguées qui permettent l’absorption des radiations visibles sont appelés groupes Chromophores (du grec « khrôma » = couleur et « phero » = je porte).
Exemple de chromophores :
-groupe carbonyle (—C==O)
-liaison Diène conjuguée (—C==C—C==C—)
Une molécule qui contient des chromophores est appelée chromogène.
6) Les auxochromes
Dans un chromogène, des substituants peuvent modifier la longueur d'onde d’absorption. Cette modification est due notamment à la présence de groupe auxochromes couplés aux groupes chromophores. Un auxochrome est un groupement d'atomes ionisables pouvant changer la fréquence d'absorption d'un chromophore.
Ces auxochromes peuvent faire varier l'absorption des longueurs d'ondes du chromogène vers les grandes longueurs d’onde ; on parle alors d’effet bathochrome. Mais aussi vers les faibles longueurs d’onde ; on parle d’effet hypsochrome.
Ils peuvent aussi augmenter l'intensité d'absorption ; on parle d'effet d'hyperchrome ou la diminuer on parle alors d'effet d'hypochrome.
Graphique de variation d’auxochrome
Exemple d'auxochrome:
Groupe amine (—NH2)
Groupe Bromo (—Br.)
Groupe Chloro (—Cl)
Il existe des squelettes de bases aux pigments comme Anthraquinone, molécule qui existe à l'état naturel dans certaines plantes comme La Bourdaine, l'aloès la rhubarbe, dans certains champignons et dans la plupart des insectes.
Cette molécule est un chromogène important qui conduit à des colorants par l'introduction de radicaux auxochromes. (OH, NH2, CH3)
L'Alizarine est due aux substituants –OH qui remplace le H de la molécule d’Anthraquinone..
Cette molécule est fabriquée de manière synthétique depuis le XIX ème siècle. On peut observer d'autres nuances grâce à l'apport de groupe -CH3 ou CH2OH par exemple, venant se greffer au squelette carboné. Elle peut grâce à des substituants donner une teinte allant du jaune au bleu.
Changement de teinte par introduction d’auxochrome
7). Changement de teinte
La couleur d'une espèce colorée dépend de la température, du pH, et de la nature du solvant utilisé pour le dissoudre.
Une encre peut aussi varier suivant le liant utilisé. Les liants utilisés sont de la glycérine ou des résines synthétiques, ce qui n’a pas les mêmes répercussions sur le tatouage lui-même! (couleurs, brillance,ect)
Les indicateurs colorés de pH(ou indicateurs acide base) sont des molécules qui ont la capacité de changer de couleur en fonction de l’acidité de leur milieu environnant.
Par extension, l'indicateur de pH est un détecteur chimique de l'ion hydronium( H3O+ ou H+ en milieux aqueux.)
La propriété qui lie couleur apparente et pH est appelée halochromisme.
On trouve par ,exemple, dans l'encre verte de la malachite qui est un indicateur colorés.
De nombreux pigments ont une couleur qui dépend du pH du milieu dans lequel ils se trouvent. Leur molécule possède généralement plusieurs groupes – OH.
On peut aussi créer une nouvelle couleur en mélangeant des encres de couleurs primaires nécessaires à l'obtention de cette couleur.
