W chromofory są elementy atomu cząsteczki odpowiedzialne za barwę. Pod tym względem są nośnikami różnych elektronów, które po pobudzeniu energią światła widzialnego odbijają gamę kolorów.
Na poziomie chemicznym chromofor jest odpowiedzialny za ustalenie przejścia elektronicznego pasma widma absorpcji substancji. W biochemii odpowiadają za pochłanianie energii świetlnej biorącej udział w reakcjach fotochemicznych.
Kolory Tła Kolorowe Tapety Kolorów
Kolor postrzegany przez ludzkie oko odpowiada niewchłoniętym długościom fal. W ten sposób kolor jest konsekwencją przepuszczanego promieniowania elektromagnetycznego.
W tym kontekście chromofor reprezentuje część cząsteczki odpowiedzialną za absorpcję długości fal w zakresie widzialnym. Co wpływa na odbitą długość fali, a tym samym kolor elementu.
Pochłanianie promieniowania UV odbywa się na podstawie długości fali odbieranej przez zmianę poziomu energii elektronów i stanu odbioru: wzbudzonego lub podstawowego. Rzeczywiście, cząsteczka nabiera określonego koloru, gdy wychwytuje lub transmituje pewne widzialne długości fal.
Grupy chromoforów
Chromofory są zorganizowane w grupy funkcyjne odpowiedzialne za pochłanianie światła widzialnego. Chromofory składają się zwykle z podwójnych i potrójnych wiązań węgiel-węgiel (-C = C-): takich jak grupa karbonylowa, grupa tiokarbonylowa, grupa etylenowa (-C = C-), grupa iminowa (C = N), grupa nitrowa, grupa nitrozowa (-N = O), grupa azowa (-N = N-), grupa diazowa (N = N), grupa azoksy (N = NO), grupa azometynowa, grupa disiarczkowa (-S = S-) i pierścienie aromatyczne, takie jak parachinon i ortochinon.
Najczęstsze grupy chromoforów to:
- Chromofory etylenowe: Ar- (CH = CH) n-Ar; (n≥4)
- Chromofory azowe: -RN = NR
- Chromofory aromatyczne:
- Pochodne trifenylometanu:
- Pochodne antrachinonu
- Ftalocyjaniny
- Pochodne heteroaromatyczne
Grupy chromoforów zawierają elektrony rezonujące z określoną częstotliwością, które w sposób ciągły wychwytują lub emitują światło. Po połączeniu z pierścieniem benzenowym, naftalenowym lub antracenowym zwiększają absorpcję promieniowania.
Jednak substancje te wymagają włączenia cząsteczek grup auksochromowych, w celu wzmocnienia zabarwienia, utrwalenia i intensyfikacji roli chromoforów.
Mechanizm i funkcja
Na poziomie atomowym promieniowanie elektromagnetyczne jest absorbowane, gdy zachodzi transformacja elektronowa między dwoma orbitaliami o różnych poziomach energii.
W stanie spoczynku elektrony znajdują się na pewnym orbicie, kiedy absorbują energię, elektrony przechodzą na wyższy orbital, a cząsteczka przechodzi w stan wzbudzony.
W tym procesie zachodzi różnica energii między orbitaliami, która reprezentuje pochłonięte długości fal. W efekcie energia pochłonięta podczas procesu jest uwalniana, a elektron w stanie spoczynku przechodzi ze stanu wzbudzonego do swojej pierwotnej postaci.
W konsekwencji energia ta jest uwalniana na różne sposoby, najczęściej w postaci ciepła lub uwalniając energię poprzez dyfuzję promieniowania elektromagnetycznego.
To zjawisko luminescencji jest powszechne w fosforescencji i fluorescencji, gdzie cząsteczka zapala się i uzyskuje energię elektromagnetyczną, przechodząc w stan wzbudzony; Po powrocie do stanu podstawowego energia jest uwalniana poprzez emisję fotonów, czyli promieniowanie światła.
Auxochromes
Funkcja chromoforów jest związana z auksochromami. Auksochrom stanowi grupę atomów, które w połączeniu z chromoforem modyfikują długość fali i intensywność absorpcji, wpływając na sposób, w jaki chromofor pochłania światło.
Sam auksochrom nie może wytworzyć koloru, ale przyłączony do chromoforu ma zdolność zintensyfikowania jego koloru. W naturze najczęstszymi auksochromami są grupy hydroksylowe (-OH), aldehydowe (-CHO), aminowe (-NH2), metylomerkaptanowe (-SCH3) i halogeny (-F, -Cl, -Br, -JA).
Grupa funkcjonalna auksochromów ma jedną lub więcej par dostępnych elektronów, które po przyłączeniu do chromoforu modyfikują absorpcję długości fali.
Gdy grupy funkcyjne są bezpośrednio sprzężone z układem Pi chromoforu, absorpcja zwiększa się wraz ze wzrostem długości fali wychwytującej światło.
Jak zmienia się kolor?
Cząsteczka ma kolor zależny od częstotliwości pochłanianej lub emitowanej długości fali. Wszystkie elementy mają charakterystyczną częstotliwość zwaną częstotliwością drgań własnych.
Gdy długość fali ma częstotliwość podobną do częstotliwości drgań własnych obiektu, jest łatwiej absorbowana. Pod tym względem proces ten nazywany jest rezonansem.
Jest to zjawisko, dzięki któremu cząsteczka wychwytuje promieniowanie o częstotliwości zbliżonej do częstotliwości ruchu elektronów we własnej cząsteczce.
W tym przypadku interweniuje chromofor, element, który przechwytuje różnicę energii między różnymi orbitaliami molekularnymi, które znajdują się w widmie światła, w taki sposób, że cząsteczka jest zabarwiona, ponieważ przechwytuje określone kolory światła widzialnego.
Interwencja auksochromów powoduje przemianę częstotliwości drgań własnych chromoforu, co powoduje zmianę barwy, w wielu przypadkach intensyfikację barwy.
Każdy auksochrom wywołuje określone efekty na chromoforach, modyfikując częstotliwość absorpcji długości fal z różnych części widma.
Podanie
Ze względu na zdolność do nadawania koloru cząsteczkom chromofory mają różnorodne zastosowanie w produkcji barwników dla przemysłu spożywczego i tekstylnego.
Rzeczywiście, barwniki mają jedną lub więcej grup chromoforycznych, które określają kolor. Podobnie musi mieć grupy auksochromowe, które pozwalają na potencjalne i utrwalają kolor na elementach, które mają być barwione.
Przemysł wytwórczy produktów barwiących opracowuje określone produkty na podstawie określonych specyfikacji. Stworzono nieskończoną liczbę specjalnych przemysłowych barwników do wszelkich zastosowań. Odporny na różne zabiegi, w tym ciągłe działanie promieni słonecznych i długotrwałe pranie czy trudne warunki środowiskowe.
Tak więc producenci i przemysłowcy bawią się kombinacją chromoforów i auksochromów w celu zaprojektowania kombinacji zapewniających barwnik o większej intensywności i odporności przy niskich kosztach.
Bibliografia
- Chromophore (2017) IUPAC Compendium of Chemical Terminology - The Gold Book. Odzyskane z: goldbook.iupac.org
- Santiago V. Luis Lafuente, María Isabel Burguete Azcárate, Belén Altava Benito (1997) Wprowadzenie do chemii organicznej. Universitat Jaume IDL ed. IV. Tytuł. Seria 547. ISBN 84-8021-160-1
- Sanz Tejedor Ascensión (2015) Przemysł farbiarski i pigmentowy. Przemysłowa chemia organiczna. Valladolid School of Industrial Engineering. Odzyskane pod adresem: eii.uva.es
- Shapley Patricia (2012) Absorbowanie światła za pomocą organicznych molekuł. Chemia 104 Index. University of Illinois. Odzyskane w: chem.uiuc.edu
- Peñafiel Sandra (2011) Wpływ zmiękczania kwasami tłuszczowymi polega na zmianie odcienia tkanin 100% bawełnianych barwionych reaktywnymi barwnikami o niskiej reaktywności. Repozytorium cyfrowe. North Technical University. (Praca dyplomowa).
- Reusch William (2013) Widoczna i ultrafioletowa spektroskopia. IOCD International Organisation for Chemical Sciences in Development. Odzyskane pod adresem: chemistry.msu.edu