Pytanie:
Skąd się bierze kolor barwników azowych?
Eliza
2014-03-26 10:20:14 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Czy jest to ten sam powód, dla którego kompleksy metali przejściowych mają kolor?

Co masz na myśli z tego samego powodu?
Trzy odpowiedzi:
Klaus-Dieter Warzecha
2014-03-26 10:40:21 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Tak , chodzi o pochłanianie światła przy określonej długości fali.

enter image description here

Azobenzen, związek macierzysty ma maksimum absorpcji około $ \ lambda $ = 430 nm w widmie widzialnym.

Interesująca część: Absorpcję można dostroić przez podstawienie arenów. Odbywa się to przed sprzężeniem azowym.

azo dyes

Niektóre przykłady to Allura Red ( 1 ), Chrysoine Resorcinol ( 2 ), Janus Green B ( 3 ) i Direct Blue 1 ( 4”).

Kolory cząsteczek są dobrane tak, aby przypominały kolor w roztworze.

Aby barwniki rozpuszczalne w wodzie, albo przyłączone są grupy sulfonianowe, albo cząsteczka barwnika to tylko jeden kation tłuszczu.

Jak już wspomniał GM w innej odpowiedzi, podstawniki + M wydłużają układ $ \ pi $ (efekt auksochromowy) .

Zasadniczo jest to zastosowanie modelu [particle in a box] (http://en.wikipedia.org/wiki/Particle_in_a_box).
Myślę, że nie jest słuszne stwierdzenie, że jest to ten sam powód, dla którego kompleksy metali przejściowych mają kolor, są zaangażowane w orbitale d? Jednak może oba są układami sprzężonymi, a więc są podobne?
@GM Nie zgadzam się. Podstawowym punktem nie są orbitale d, ale absorpcja w zakresie VIS, co skutkuje obserwowalnym uzupełniającym się kolorem.
@KlausWarzecha to oczywiście prawda, ale z tego punktu widzenia większość substancji ma swój kolor z tego samego powodu ... I odróżniasz to tylko od koloru ze względu na zjawiska interferencyjne ... Interpretuję odpowiedź głębiej poziom: zrozumienie, czy kolor wynika z podobnej zmiany w dystrybucji elektronicznej ... Poproszę użytkownika ... Dzięki za wyjaśnienie!
@Klaus Warzecha Rozumiem, że barwnik azowy pochłania określoną częstotliwość światła i widzimy kolor dopełniający. Nie wiem jednak, CO pochłania światło. Np. w metalach przejściowych występuje przejście d-d elektronu. Zapytałem moją nauczycielkę, powiedziała mi, że ma to coś wspólnego z chmurą elektronową pierścienia, która pochłania częstotliwość światła widzialnego i przechodzi na wyższy poziom energii - to nie miało dla mnie sensu: /
@Eliza Twój nauczyciel ma rację, nie ma tu przejścia d-d. Ale $ \ pi $ systemy. Układy aromatyczne (pamiętaj o pytaniu o stabilizację rezonansu) i wiązania podwójne. Więcej podwójnych wiązań w koniugacji: lepiej. Eten absorbuje przy $ \ lambda $ = 160 nm, 1,3-butadien przy 285 nm, trans-stylben ma maksimum przy 295 nm. Mamy tutaj przejścia od wiązania do „antybrzęczyka” (niezajętego) $ \ pi $ orbital :) To jest „chmura elektronowa”, o której wspomniał twój nauczyciel.
@Eliza Trzeba przyznać, że to część prawdy;) W azobenzenie mamy też samotne pary na atomach azotu. Nie są one izolowane (atomy azotu są częścią układu $ \ ce {Phenyl-N = N-Phenyl} $) i mogą być również wzbudzone). Ale nie będziemy tutaj rozmawiać o przejściach $ n \ rightarrow \ pi ^ * $;)
@ Klaus Warzecha: To takie interesujące: D Pozwólcie, że wyjaśnię… układ $ π $ pierścienia fenylowego absorbuje częstotliwość w widzialnym widmie i promuje do pustego stanu o wyższej energii $ π $ systemu .. , widzimy tylko kolor dopełniający. Czy to dlatego im więcej pierścieni fenylowych w barwniku azowym, tym intensywniejszy jest kolor? (Po prostu ciekawy)
To nie jest tylko jeden fenyl. Części aromatyczne są sprzężone przez grupę azową. To jeden system $ pi $. Im większa, tym wyższa jest energia najwyżej zajętego orbitalu molekularnego (HOMO). W tym samym czasie LUMO (najniższy niezajęty orbital molekularny) traci energię. Wzbudzenie elektronów między tymi dwoma określa kolor. W prostym procesie absorpcji energia pochłonięta przez cząsteczkę byłaby uwalniana w postaci ciepła. Skończone. Tutaj bardzo intensywny kolor wynika z światła ** emitowanego ** przez wzbudzone barwniki. Mówimy teraz o ** fluorescencji ** :)
@Klaus Warzecha: Więc w $ Phenyl − N = N − Phenyl $, zdelokalizowane elektrony $ π $ faktycznie łączą się ze sobą, tworząc układ 1 $ π $ .. Ten CAŁY system π ​​pochłania energię z widma widzialnego: O Jednak jestem zdezorientowany z jedno: czy widzimy kolor dopełniający, czy ten, który cząsteczka wchłonęła ... część fluorescencyjna mnie zmyliła: /
@Eliza Lepiej odwołajmy się do prawdziwych związków;) Direct Blue 1 zdecydowanie jest fluorescencyjny. Z całą ciekawością (co lubię), Twój nauczyciel będzie musiał naprawdę ciężko pracować za pieniądze: D
G M
2014-03-26 12:54:29 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Jakie jest pochodzenie kolorów?

Większość kolorów, które postrzegamy, pochodzi z selektywnej absorpcji niektórych pasm widmowych i odbijania innych długości fal, czasami z udziałem fluorescencji z absorpcja przy większej długości fali. Jeśli wykluczymy kolor ze względu na interferencję (np. Niektóre skrzydła motyla!), Wszystkie inne zjawiska są związane z pochłanianiem fotonów. Jednak ta absorpcja może wynikać z różnych przyczyn, więc możemy rozróżnić różne mechanizmy absorpcji.

Absorpcja fal elektromagnetycznych poprzez wiązanie i przeciwdziałanie wiązaniu $ \ pi $ i $ \ sigma $ orbitale

Uwaga: przypuszczam, że znasz MO teoria

Jednym z bardzo rozproszonych mechanizmów pochłaniania fal elektromagnetycznych są elektrony na orbitaliach pi i sigma. Absorpcja zachodzi przy różnych długościach fal w zależności od związku, ale większość przejść zachodzi normalnie w obszarze UV ​​(400nm to granica obszaru VIS). Zrobiłem to zdjęcie z TikZ z tej witryny, widać, że tylko $ n \ rightarrow \ pi ^ {*} $ jest w widoczny region. enter image description here

W jaki sposób barwniki azowe mogą absorbować światło?

W przypadku barwników azowych Chromophore to $ \ ce {-N = N} - $ . Ta grupa umożliwia pochłanianie światła. Jednak azobenzen ma swój szczyt absorpcji w obszarze UV ​​(pochłania tylko odrobinę niebieskiego). enter image description here

Jak więc barwniki azowe mogą absorbować światło (oczywiście dla światła mamy na myśli promieniowanie 400-700 nm), a więc być kolorowe? Jednym ze sposobów jest utworzenie większego układu sprzężonego w celu obniżenia energii, w tym przypadku delokalizacji elektronów w cząsteczce. W przypadku azobenzenu można również dodać dwa auksochromy, grupę hydroksylową ( $ - OH $ ) i grupę aminową ( $ - NH_ { 2} $ ) te grupy pozwalają na utworzenie kompleksu przenoszenia ładunku Kompleks CT, który powinien wyglądać mniej więcej tak: enter image description here

Czy to ten sam powód dlaczego kompleksy metali przejściowych mają kolor?

Nie jestem pewien, czy mam rację, mówiąc, że jest to ten sam powód, dla którego kompleksy metali przejściowych mają kolor. Jest to jednak podchwytliwe pytanie, ponieważ widzieliśmy, że istnieje wiele czynników, które powodują absorpcję, więc oczywiście metal przejściowy można uznać za układ sprzężony, jak powiedział Dan S, przez większość czasu jednak te interakcje nazywane są ligandami -to-metal-transfer ładunku (LMCT).

Nie zgadzam się, że azobenzen jest bezbarwny. Czy na pewno spojrzałeś na widmo UV-VIS azobenzenu, a nie silbenu, który rzeczywiście jest bezbarwny?
@KlausWarzecha Masz rację, mój profesor powiedział mi, że jest bezbarwny, ale w rzeczywistości pochłania trochę niebieskiego ... Dzięki za komentarz ...
Cały czas mówimy o „azobenzenie”, ale tak naprawdę mamy dwa: * trans * (stabilniejszy) i * cis *. Moglibyśmy nawet izomeryzować * trans * -> * cis * po napromieniowaniu w obszarze 300 nm, a * cis * z powrotem do * trans * termicznie lub przez napromieniowanie około 440 nm. Musiałbym jednak sprawdzić odniesienie.
Znalazłem to: [DOI] (http://dx.doi.org/10.1021/j100469a002). Sandra Monti i Pietro Bortolus z Bolonii, gdzie pracowali ** Ciamician ** (!).
@G M: Jeszcze jedno, mój nauczyciel powiedział mi, że im więcej pierścieni fenylowych w barwniku azowym, tym intensywniejszy jest kolor. Jeśli to $ \ ce {-N = N} - to $ pochłania częstotliwość światła i widzimy kolor dopełniający ... jak liczba pierścieni fenylowych wpływa na kolor, który widzimy?
@Eliza Zwiększenie liczby fenylu zwiększa delokalizację elektronów (masz większy układ koniugatów, patrz moja odpowiedź), powinieneś przejść do niższej absorpcji długości fali, ale nie jestem pewien, czy będziesz miał bardziej intensywny kolor tylko inny niuans.
Dan S
2014-03-27 03:10:34 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Czy to to samo, co kolory metali przejściowych? Jeśli zdefiniujesz to jako „elektron jest promowany do wyższego stanu energii” i że absorpcja fotonów określa kolor, to odpowiedź brzmi: tak. Jeśli zdefiniujesz to jako pochłanianie przez orbitale d, odpowiedź brzmi: nie. Jak wskazywali inni, barwniki te mogą absorbować widzialne długości fal z powodu aromatycznych zdelokalizowanych elektronów pi. Są to elektrony wspólne dla wielu atomów. W metalu przejściowym po prostu promujesz elektrony w powłoce d z jednego stanu do drugiego. Elektrony nie „wędrują” po kilku innych atomach.



ⓘ
To pytanie i odpowiedź zostało automatycznie przetłumaczone z języka angielskiego.Oryginalna treść jest dostępna na stackexchange, za co dziękujemy za licencję cc by-sa 3.0, w ramach której jest rozpowszechniana.
Loading...