Григорий Родбел
январь 2016.
2556

Можно ли по химической структуре вещества предположить, какого оно цвета?

Ответить
Ответить
Комментировать
0
Подписаться
2
2 ответа
Поделиться

Да, и это достаточно проработанный вопрос. Вот, например, есть книга Введение в химию и технологию органических красителей, Степанов Б.И.

Если коротко об этом рассказать, в молекулах существуют сигма-связи, которые поглощают в дальнем ультрафиолете и пи-связи, которые поглощают тоже в ультрафиолете, но с большей длиной волны. При сопряжении пи-связей длина волна смещается все больше в длинноволновую область. Если в молекуле возникают цепочки из сопряженных пи-связей, или бензольные кольца, и еще добавляются доноры и акцепторы с разных сторон, то возникают полосы переноса заряда, и такие системы чаще поглощают уже в видимой области.

К этому вопросу можно подойти со стороны квантово-химических расчетов. Можно расcчитать электронные уровни и разницу между ними в энергии, которая соответствует поглощению квантов света с определенной длиной волны.

Цвет, который мы видим, будет дополнительным цветом к поглощаемому. При смещении максимума поглощения от ультрафиолета к красному цвету, то есть при уменьшении разницы в энергии между уровнями мы будем видеть сначала желтый, потом оранжевый, красный, фиолетовый, синий, и самый глубокий цвет - это зеленый. Может быть еще внутримолекулярное смешение цветов, например в зеленке ( wikipedia.org ) смешивается желтый и синий цвет. Цвета типа коричневого или оливкового получаются, когда есть много переходов с близкими энергиями. Черный - это когда вещество поглощает во всем видимом спектре.

14
-1

А если поглощает определенную длину волны, а затем начинает излучать со сдвигом к красному, это будет видно?

0
Ответить

Ну люминесценция так и работает - поглощение в УФ, потеря части энергии на колебательные переходы, а потом излучение. Чтобы происходила люминесценция нужно, чтобы молекула имела определенную жесткость и не могла всю энергию превратить в тепло за счет колебательных переходов.

Если процесс излучения происходит сразу, тогда это называется флуоресценция, а если с задержкой за счет определенных хитростей со спинами - то фосфоресценция.

0
Ответить
Прокомментировать

Я бы сформулировал осторожнее - по химическому составу и структуре практически всегда можно определить, может ли данное соединение быть окрашенным или нет. Сказать, действительно ли оно окрашено и, тем более, в какой цвет, зачастую бывает сложнее.

То, что написал Дмитрий совершенно справедливо, но во-первых, рассматривает только один из механизмов поглощения видимого света химическими соединениями, а во-вторых, с этим механизмом тоже не все так просто, поскольку энергетические расстояния между основными и возбужденными уровнями электронов в сопряженных системах пи-связей подвержены влиянию внешних факторов.

Например, если мы возьмем водный раствор какой-нибудь там карминовой кислоты, то в зависимости от рН среды у нее может быть очень разная окраска вплоть до бесцветной, поскольку протонирование/депротонирование ее молекулы сильно влияет на систему пи-связей. Таким образом, глядя на эту молекулу мы можем с уверенностью сказать, что она может быть окрашена, но определить, какого именно цвета она будет с уверенностью нельзя, поскольку это зависит не только от ее исходной химической структуры. Строго говоря, можно посмотреть на поглощение каждого конкретного иона, который будет образовываться при данном рН, но это уже все немного сложнее.

Однако главное даже не это, а то, что система сопряженных пи-связей - это только один из механизмов окрашивания химических соединений. Я бы классифицировал механизмы окрашивания так:

1) для соединений с ковалентной связью - а) системы пи-электронов и б) комплексы с переносом заряда,

2) для соединений с ионной связью - а) переходы d- и f-электронов, б) переходы между валентной зоной и зоной проводимости (и/или дефектными уровнями), в) комплексы с переносом заряда.

3) для соединений с металлической связью - плазмонные эффекты.

С уверенностью сказать, какой именно будет цвет у данного соединения, можно, пожалуй, только в случае переходов f- и, отчасти, d-электронов, и в случае сопряженных пи-систем (с теми оговорками, о которых я говорил выше), поскольку они в минимальной степени зависят от неструктурных факторов. Для всех остальных механизмов будут работать неструктурные факторы, которые в иных случаях (например, плазмонные эффекты) могут играть даже определяющую роль.

9
-1
Прокомментировать
Ответить
Читайте также на Яндекс.Кью
Читайте также на Яндекс.Кью