Pigment

En médecine, en physiologie, anthropologie physique, le terme pigment désigne les substances qui communiquent une coloration plus ou moins sombre à la peau, principalement les mélanines.

En biologie, le terme recouvre plus généralement toutes les substances synthétisées par des organismes vivants qui leur donnent une couleur.

Ce sont les terres, ocres, lapis-lazuli, cinabre, oxydes de fer et de cuivre naturels, connus pour certains depuis la Préhistoire.

La préparation des pigments minéraux naturels consiste uniquement en un broyage. Traditionnellement il s'est fait au mortier et au pilon. Les poudres étaient moulées en trochisques qui étaient avant emploi broyés à la molette.

Les pigments biologiques extraits de plantes tinctoriales sont des composés organiques.

Le pigment est extrait de diverses parties constitutives de la plante : les feuilles (guède, chlorophylle (E140), anthocyanes (E163)), les racines (garance) ou l'écorce (quercitron).

Parmi les plantes tinctoriales les plus connues figurent :

• l'indigotier d'où on tire l'indigo ;
• la guède ou pastel des teinturiers pour la production du bleu pastel ;
• la garance, pour la laque rouge de garance ;
• le safran tiré du Crocus sativus ;
• la gaude pour la laque jaune de gaude (ou des verts en association avec le bleu de guède) ;
• le nerprun des teinturiers, dont on tire des jaunes ou des bruns dits stil de grain ;
• l'orseille un lichen dont on obtient plusieurs teintes;
• le cachou qui sert pour la couleur kaki et pour la teinture brun-rouge des voiles des navires.
• le campêche, dont est extraite l'hématoxyline, un colorant qui peut prendre plusieurs teintes différentes selon le pH.

Les pigments végétaux contiennent en général plusieurs colorants, mélangés. L'indigotier et la guède contiennent l'un et l'autre de l'indigotine ; mais la guède contient en plus des flavonoïdes, qui rapprochent du bleu-vert le pigment qu'on en tire, tandis que l'indigo contient un isomère de l'indigotine donnant une couleur rouge, et le pigment fabriqué à partir de la plante tire en général vers le bleu-violet.

Les couleurs des pigments végétaux varient aussi par l'association à des mordants et varient souvent selon l'acidité du milieu. La garance donne ainsi plusieurs gammes de rouge, du rouge-violacé au rouge-orangé.

• la cochenille Kermes vermilio pour des rouges carmin, écarlates ou cramoisis ;
• la cochenille Dactylopius coccus, également pour des carmin ;
• le murex pour la pourpre qui colorait dans l'Antiquité l'ourlet de la toge des sénateurs et le vêtement des empereurs à Rome ;
• le sépia ou encre de seiche.

Les pigments de synthèse obtenus en chimie minérale sont issus de sulfures et oxydes métalliques, de fer, plomb, cadmium, chrome, cobalt, mercure ou titane. Certains pigments minéraux synthétiques sont connus depuis l'Antiquité (bleu égyptien, vermillon).

La chimie organique fournit les pigments les plus utilisés aujourd'hui : Pérylène (pigment), quinacridones, phtalocyanines, azoïques. Leur découverte date du XIX^e siècle et ils ont été constamment améliorés depuis.

En peinture, les qualités requises pour les pigments sont :

Stabilité chimique

Certains pigments sont fugaces. D'une belle couleur peu après leur fabrication, ils se décomposent petit à petit. D'autre part, les pigments qu'on emploie dans les beaux-arts sont soumis à l'action chimique des pigments voisins, du liant des peintures, de l'air. Comme les pigments sont enrobés par le liant, leur exposition à ces substances est faible et les transformations souvent lentes. Des exemples dans les œuvres d'art anciennes montrent toutefois que la dégradation peut aller jusqu'à la destruction de l'ouvrage. Le noircissement des couleurs au plomb, la décoloration sous l'effet de l'hydrogène sulfuré présent en petite quantité dans l'air, sont des problèmes connus.

Résistance à la lumière

certains pigments se décolorent lorsqu'ils sont exposés à la lumière. Les pigments les plus fugaces sont aujourd'hui éliminés des nuanciers. Après de nombreux déboires, depuis le milieu du XIX^e siècle des marchands de couleurs ont effectué des essais, avec exposition au soleil parfois pendant cinquante ans, afin de déterminer la résistance des produits colorants. Aujourd'hui, les essais de vieillissement sont raccourcis par la possibilité de soumettre les échantillons à une exposition permanente à des rayonnements renforcés, notamment ultraviolets. Les progrès de la chimie ont aussi permis d'améliorer, par des modifications du procédé de fabrication, la solidité des pigments. Certains pigments-laque, populaires à cause de leur coloration mais réputés peu solides, comme l'alizarine, sont maintenant disponibles avec une résistance à la lumière améliorée.

Miscibilité

ou compatibilité avec les autres pigments. Certains pigments réagissent entre eux, comme ceux à base de plomb (céruse, minium, massicot) qui noircissent au contact de couleurs contenant du soufre (cadmiums, outremer).

Pouvoir couvrant

les pigments sont naturellement opaques, semi-opaques, semi-transparents ou transparents (il est aujourd'hui possible de donner ces qualités artificiellement). L'opacité dépend de la taille des grains de pigment, et dans une certaine mesure de leur forme. Les grains gros (10 µm) et plats sont plus couvrants, à masse égale, que les grains petits et ronds.

Pouvoir colorant

certains pigments tachent le support de manière durable tandis que d'autres s'effacent facilement ; certains pâlissent rapidement en mélange avec du blanc de titane, tandis qu'une plus faible quantité d'autres suffit pour maintenir une coloration.

Dans le domaine du beaux-arts, chaque tube et pot de peinture est muni d'une étiquette comportant un certain nombre d'informations relatives à la couleur :

• Solidité à la lumière (par une série de +, * ou A selon la marque), d'après des tests de résistance en lumière de musée
• Opacité/transparence (vide/plein ou T/O)
• Code du pigment selon sa référence dans le Colour Index International. Il s'agit d'un code comportant 1 ou 2 lettres pour sa famille de couleur, suivi d'un numéro correspondant à la référence précise du pigment.

Selon le Colour Index, les lettres des pigments correspondent aux familles de couleurs, selon une terminologie anglaise, car normalisée aux États-Unis :

• W = White (blanc)
• O = Orange (orange)
• R = Red (rouge)
• Y = Yellow (jaune)
• B = Blue (bleu)
• G = Green (vert)
• V = Violet - violets, bleus violacés, certains roses
• Bk = Black (noir)
• Br = Brown (brun)

Par exemple : PB29 correspond au Pigment Blue n^o 29, qui est le Bleu Guimet, version synthétique du bleu outremer (aluminosilicate de sodium). Les pigments naturels sont précédés de la lettre N a la place du P, par exemple le rouge carmin est NR4. Lorsque la couleur est obtenue à partir d'un mélange de pigments, chacun d'eux est mentionné : par exemple le gris de Payne est souvent PB15/PBk6.

Les noms des couleurs modernes varient d’une marque à l’autre. On trouve ainsi dans nos nuanciers :

• Des appellations génériques (rouge vermillon, noir d’ivoire, terre de Sienne), même si le pigment n'est plus celui d'origine (naturel), mais son équivalent synthétique. Par exemple, le bleu indigo n'est plus le pigment NB1, issu de l'indigotier, mais son équivalent de synthèse (PB66).
• Des reprises de nom du pigment (bleu phtalo, vert de cobalt, rouge de quinacridone). C'est la manière la plus simple et fidèle d'appeler une couleur, mais certains noms compliqués (benzimidazolone, anthraquinonique) expliquent que cela ne puisse être généralisé.
• Le nom du fabricant (vert Rowney, rouge Blockx) de l'inventeur (Vert de Hooker, Brun Van Dyck).
• Des noms de fantaisie plus ou moins sanctionnés par la tradition, comme Vert Véronèse, Magenta.

Quelques précisions :

• De même qu'un même nom peut couvrir diverses compositions pigmentaires, un même pigment peut se retrouver sous des noms de couleur divers : un vert phtalocyanine (PG7) sera appelé vert Monestral (Daler-Rowney), vert cyanine (Pébéo), vert bleu Winsor (Winsor) ou vert phtalo (Lefranc, Talens).
• Beaucoup de couleurs gardent leur appellation d'origine alors qu'elles sont aujourd'hui obtenues à partir d'un mélange de différents pigments synthétiques : une couleur comme le jaune de Naples, ce jaune rosé obtenu à partir de plomb et souffre, arrêté, car toxique, est aujourd'hui présent sous la forme de mélanges divers, plus ou moins approximatifs. Pour imiter parfaitement un pigment, et que le contretype donne la même couleur que l'original dans toutes les lumières, il faudrait que sa courbe de réflectance soit identique, et pour qu'il s'utilise identiquement, il faut que son pouvoir colorant et sa transparence soient similaires.
• Certaines imitations n'en portent pas la mention (Imitation ou Hue) par le fabricant (carmin, laque de garance), même quand le pigment d’origine est encore disponible (terre verte, ocres).
• Certaines substitutions peuvent présenter des avantages : les terres de Sienne et d'ombre (PBr7) sont aujourd'hui souvent produites à partir d'équivalents de synthèse (PY42 et PR101), qui, dénués de manganèse, sont préférables lorsqu'utilisés à l'huile.

Voici quelques exemples de pigments utilisés dans les couleurs à l'huile (peinture à l'huile), à l'eau (gouache, aquarelle ), à l'acrylique (acrylique), à l'œuf (tempera), etc.

• Bleu
  • Historiques : indigo (végétal) et lapis-lazuli (minéral)
  • Minéraux de synthèse : bleu de cobalt, bleu de Prusse, bleu outremer, bleu de manganèse, bleu céruléum, turquoise de cobalt
  • Organiques de synthèse : bleu de phtalocyanine, turquoise de phtalocyanine, bleu d'indanthrène, bleu indigo
• Rouge
  • Historiques : carmin ou kermès (puces cochenille), vermillon (cinabre), minium, sinopia, pourpre (murex)
  • Minéral naturel : ocre rouge
  • Organiques naturels : laque de garance véritable (végétal),
  • Minéraux de synthèse : oxyde de fer rouge, rouges de cadmium
  • Organiques de synthèse : rouge toluidine (hélios), rouge naphtol, laque d'alizarine, rose/magenta de quinacridone, rouge pérylène, rouge anthraquinonique, rouge pyrrole/DPP
• Jaune
  • Historiques d'origine végétale : jaune safran, jaune de curcuma, jaune indien (issu de l'urine de bétail nourri de feuilles de manguier), gomme-gutte ou jaune du Cambodge, quercitrin et quercitron (gaude)
  • Historique d'origine minérale : jaune de Naples (antimoine), Orpiment (jaune de Perse)
  • Minéraux naturels : ocre jaune
  • Minéraux de synthèse : jaune de barite (baryum), jaune de chrome, jaune de cadmium, jaune auréoline (cobalt), oxyde de fer jaune, jaune de nickel titane, jaune de Mars, jaune bismuth/vanadium
  • Organiques de synthèse : jaune de Hansa/arylamide, jaune isoindolinone, jaune azoïque, jaune benzimidazolone, jaune dioxine de nickel
• Orange
  • Historiques d'origine végétale : la gomme-gutte ou jaune du Cambodge.
  • Historique d'origine minérale : le minium (véritable mine de rouges/orangés), le rouge-orangé d'Andrinople, le rouge de carthame (quasiment un orangé), l'arséniate de cobalt (va du rouge au jaune, mais très toxique)
  • Minéraux de synthèse : orange de cadmium, orangé de Mars (oxyde de fer), orangé de cobalt
  • Organiques de synthèse : orange pyrazolone, orange benzimidazolone, orange isoindoline, orange pyrrole/DPP
• Vert
  • Historiques : vert de Bohème, vert de vessie (stil de grain), vert de malachite
  • Minéral naturel : terre verte
  • Minéraux de synthèse : vert oxyde de chrome, vert émeraude ou viridien, vert de cobalt
  • Organiques de synthèse : vert phtalocyanine, vert naphtol
• Violet
  • Historiques : violet de Mars (hématite), capuut mortum (tête de mort), maurelle (Chrozophora), orseille
  • Minéraux de synthèse : violet de cobalt, violet d'outremer, violet de manganèse
  • Organiques de synthèse : mauve dioxazine, violet pérylène, rose et violet quinacridone
• Brun
  • Minéraux naturels : terre de Sienne (naturelle, brûlée), terre d'ombre (naturelle, brûlée), terre de Cassel
  • Organiques naturels : brun Van Dyck, sépia
  • Minéraux de synthèse : brun de Mars, brun minéral (chromate de zinc et fer)
  • Organiques de synthèse : brun azoïque, brun benzimidazolone, brun quinacridone
• Noir
  • Historique d'origine animale : noir d'ivoire (à base d'ivoire à l'origine, os par la suite)
  • Historiques d'origine minérale : gris de Davy, noir de vigne, noir de campêche
  • Minéraux naturels : bitume de Judée
  • Minéraux de synthèse : noir d'ivoire, noir de fumée et/ou noir de suie et/ou noir de lampe, noir de Mars (oxyde de fer),
  • Organiques de synthèse : noir de pérylène
• Blanc
  • Minéraux de synthèse : blanc de zinc, blanc de lithopone, blanc de titane (Dioxyde de titane), blanc de Meudon, blanc d'argent (céruse, toxique)

La question de l'identification des pigments se pose fréquemment dans les études archéologiques, dans les travaux de restauration de peinture[6], et dans d'autres disciplines.

Dans la restauration d'une œuvre d'art, on désire souvent éviter d'attirer l'attention sur le travail des restaurateurs. On ne peut, pour éviter qu'un raccord de peinture se voie, se fier à l'examen visuel en atelier. Quand les pigments utilisés sont différents, le métamérisme peut être parfait dans certaines conditions d'éclairage, et défectueux dans d'autre conditions. Ce problème ne peut se poser que si les pigments utilisés sont différents. Quand les archives ne renseignent pas sur les techniques que l'artiste a utilisées, que l'analyse spectrale de la couleur ne donne pas de renseignements suffisants, et que le budget le permet, on a recours à des techniques plus élaborées.

Quand on peut détruire l'échantillon, les méthodes ordinaires d'analyse chimique sont disponibles.

Souvent ce n'est pas le cas. La spectroscopie Raman et la goniospectrocolorimétrie permettent de déterminer la composition du pigment et la structure de ses particules[7].

• Philip Ball (trad. Jacques Bonnet), Histoire vivante des couleurs : 5000 ans de peinture racontée par les pigments [« Bright Earth: The Invention of Colour »], Paris, Hazan, 2010
• François Delamarre et Bernard Guineau, Les matériaux de la couleur, Paris, Gallimard, coll. « Découvertes Gallimard / Sciences et techniques » (n^o 383), 1999, 160 p. (ISBN 2-07-053478-2).
• Bernard Guineau, Pigment et colorants de l'Antiquité et du Moyen-âge, Paris, CNRS, 1990.
• Jean Petit, Jacques Roire et Henri Valot, Encyclopédie de la peinture : formuler, fabriquer, appliquer, t. 1, Puteaux, EREC, 1999
• Jean Petit, Jacques Roire et Henri Valot, Encyclopédie de la peinture : formuler, fabriquer, appliquer, t. 2, Puteaux, EREC, 2001
• Jean Petit, Jacques Roire et Henri Valot, Encyclopédie de la peinture : formuler, fabriquer, appliquer, t. 3, Puteaux, EREC, 2005 notamment p. 181 « Pigments (généralités) ».

• (en) « Color of Art Pigment Database »

• Colour Index
• Encre
• Pigment laqué
• Spectroscopie Raman