Tout d'abord, un peu de contexte. La transparence n'est pas une propriété absolue d'un matériau. Chaque substance est opaque, tant que la lumière doit en passer suffisamment, et l’opacité change également en fonction des conditions ambiantes. Certaines substances, comme la plupart des métaux, sont opaques même dans des films minces à 100 $ \ \ mathrm {nm} $, tandis que de nombreux gaz laissent passer une petite quantité de lumière presque sans perturbation, même après plusieurs kilomètres. Par exemple, ici est une mesure de la distance moyenne parcourue par les photons d'énergies différentes dans les éléments purs avant d'interagir une fois avec leurs atomes (le graphique concerne en fait les rayons X à haute énergie plutôt que les longueurs d'onde visibles. , mais ce sont tous des photons néanmoins). Il est intuitif qu'un gaz laisse passer plus de lumière, car les atomes qu'il contient sont beaucoup plus espacés que dans un solide ou un liquide.

Les deux processus généraux qui permettent de rendre les matériaux non transparents sont absorption de photons et diffusion de photons (la réflexion étant incluse comme exemple de diffusion). Quand on dit qu'un matériau est "transparent" familièrement , ce que l'on entend généralement est que le matériau, à l'épaisseur observée, ne diffuse pas beaucoup de lumière et permet ainsi à une image cohérente de passer à travers le matériau (en gros , vous pouvez voir au travers de l’autre côté sans trop de distorsion, c’est-à-dire que l’objet est "transparent" ou clair ). Fait intéressant, cela signifie qu'un matériau transparent n'a pas besoin d'être incolore , comme l'a correctement souligné Geoff, car les photons d'une couleur donnée peuvent être absorbés tout en laissant passer la plupart des autres longueurs d'onde sans diffusion.

Les gaz en général sont très transparents car ils sont à la fois très incolores (absorbent peu de lumière) et très clairs (diffusent peu de lumière) à moins que vous ne regardiez à travers plusieurs kilomètres de gaz, comme je l'ai mentionné précédemment. Cependant, il existe il existe des exemples de gaz très clairs mais colorés, car il leur est possible d'absorber une quantité importante de photons d'une certaine énergie en raison de transitions électroniques de faible énergie, tout en laissant le reste du visible spectre pour passer à travers sans entrave. Bien que certains gaz soient colorés et d'autres pas, je pense que tous les gaz purs doivent être très clairs (de petites quantités de gaz ne diffuseront presque pas de lumière), et ils ne peuvent diffuser une bonne quantité de lumière sur une courte distance que dans des conditions où ils sont probablement pas mieux décrit comme des gaz (plasmas, fluides supercritiques, etc.).

L'exemple le plus classique d'un gaz coloré est peut-être le dioxyde d'azote, $ \ ce {NO2} $, un nocif fortement brun-rouge gaz qui est facilement formé par décomposition de l'acide nitrique, entre autres. L'électron non apparié dans sa structure est quelque peu rare, et il peut être facilement excité à un état électronique supérieur lors de l'absorption de photons dans la région bleue du spectre visible. La lumière bleue étant fortement absorbée même dans des échantillons relativement minces (quelques centimètres de $ \ ce {NO2} $ gaz), le reste de la lumière blanche passe à travers pratiquement sans diffusion, formant une image parfaite de l'autre côté mais avec un forte teinte rouge.

Encore plus intéressant, $ \ ce {NO2} $ réagit avec lui-même à basse température ou à haute pression et se dimérise pour former du tétroxyde de diazote, $ \ ce {N2O4 } $, un solide / liquide / gaz incolore (selon les conditions). En d'autres termes, les deux substances sont dans un équilibre réversible:

$$ \ ce {2 NO2 (g) < = > N2O4 (g) + énergie} $$

Par coïncidence, cet équilibre est caractérisé par une constante d'équilibre qui est proche de 1 dans les conditions ambiantes, et cette constante peut facilement être modifiée en faisant varier la température ou la pression à des valeurs supérieures ou inférieures. Cela signifie que dans des conditions relativement faciles à réaliser, il est possible d'étudier le changement réversible d'un gaz coloré en un gaz incolore!

( Source)

Bien que je me sois concentré sur $ \ ce {NO2} $ parce que c'est un cas remarquable, il y a plusieurs autres exemples de gaz clairs mais colorés. Comme Geoff l'a mentionné, les halogènes forment tous des gaz colorés, bien que le brome soit un liquide volatil et que l'iode soit un solide à température ambiante, donc une petite quantité de chauffage est nécessaire. L'ozone, $ \ ce {O3} $, est un peu bleu ( source), bien que sa couleur soit mieux observée en phase liquide. Il en va de même pour l'oxygène gazeux, $ \ ce {O2} $, qui est légèrement bleu, bien que ce ne soit pas la cause du ciel bleu. Il y a probablement quelques autres exemples là-bas.

Je séparerais transparent et incolore.

La plupart des gaz sont transparents ou presque à cause de la concentration est faible et les absorptions sont souvent faibles.

Chlore, bien qu'il soit jaune-vert, et a une couleur perceptible (de Wikipedia)

Autre les halogènes tels que le brome et l'iode ont des couleurs observables sous forme de vapeur, bien que comme mentionné dans les commentaires, vous ayez souvent besoin d'une température légèrement élevée pour qu'une vapeur importante se forme.

La réponse à votre question est oui, il y a des gaz non transparents, cependant, cela dépend de la longueur d'onde à laquelle vous observez et de la quantité de gaz que vous regardez. À certaines longueurs d'onde, le gaz est opaque à d'autres transparent. La quantité de lumière absorbée dépend de sa concentration, de la longueur du trajet à travers lequel la lumière passe et de la force avec laquelle une molécule absorbe la lumière. Il est assez facile d'avoir des conditions qui absorbent 99,9% de toute la lumière à une longueur d'onde donnée.

Si vous observez dans l'infrarouge, les gaz simples comme l'oxygène ou l'azote n'ont pas de transitions qui absorbent les photons car ils n'ont pas de dipôle qui puisse «capturer» (dans une transition vibrationnelle ou rotationnelle) l'énergie d'un photon. (Des transitions techniquement faibles peuvent se produire par d'autres perturbations, mais pour la présente discussion, nous ignorons ces détails).

L'oxygène a des transitions électroniques basses, c'est-à-dire lorsqu'un électron passe de l'état fondamental à un état excité, mais celles-ci sont dans le proche infrarouge et ne peuvent pas être observées à l'œil nu. NO $ _2 $ a également des transitions électroniques visibles car il est brun, tout comme les gaz et vapeurs halogènes. La vapeur de mercure absorbe également dans le visible et cela peut être vu comme des ombres de vapeur du liquide lorsqu'il est éclairé par la lumière également d'une lampe à mercure. La transition est si intense que la vapeur devient opaque.

À des longueurs d'onde plus courtes telles que l'ultraviolet, l'oxygène, l'azote et la vapeur d'eau et la plupart des autres vapeurs et gaz deviennent opaques à des pressions et des longueurs de trajet relativement faibles. c'est-à-dire que si nos yeux étaient sensibles à la lumière uv, seul l'air aurait l'air noir.

A des longueurs d'onde très courtes, les rayons X sont absorbés par une molécule atome (pas par la molécule elle-même) mais ils sont également diffusés élastiquement (aucune énergie transmise à l'atome comme en diffraction) ou diffusée de manière inélastique (une certaine énergie est transmise).