染料的颜色与结构的关系

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1、第二章染料的颜色与结构的关系第一节光和色的基本概念第二节染料的发色理论第三节染料分子结构与颜色的关系第四节外界条件对吸收光谱的影响第一节光和色的基本概念一、光的概念可见光：波长范围大约在380~780nm的电磁波电磁波：无线电波红外线可见光紫外线X射线γ射线600007803801000.1nm混色光：太阳光第二章染料的颜色与结构的关系返回第2章目录红外线可见光紫外线第一节光和色的基本概念不同波长的可见光的颜色及其互补色关系表：波长nm光谱色互补色380~435紫黄绿435~480蓝黄480~490蓝绿橙490~500绿蓝红500~560绿红紫560~580黄绿紫580~595黄

2、蓝595~605橙蓝绿605~780红绿蓝第二章染料的颜色与结构的关系返回第2章目录第一节光和色的基本概念二、关于物体颜色的概念物体的颜色：人眼感觉到的颜色是物体发出的可见光,或是物体对太阳光或另一光源发出的光部分地吸收后反射或透射出来的光的颜色。色环：第二章染料的颜色与结构的关系返回第2章目录第一节光和色的基本概念颜色的纯度：物体对光线的吸收接近某一种波长，则物体的颜色纯度就高。颜色的亮度：物体吸收可见光后，反射出来的光量多，则物体的颜色亮度就大。颜色的深浅：物体对可见光的最大吸收波长愈长，则色调愈深，最大吸收波长愈短，则颜色愈浅。颜色的浓淡：物体的颜色的强度，用颜色的浓淡表示

3、，它是物体吸收一定波长光线的量的多少。人们把能增加染料吸收波长的效应称为深色效应，把增加染料吸收强度的效应叫浓色效应。反之，把降低吸收波长的效应称为浅色效应，把降低吸收强度的效应叫减色效应。第二章染料的颜色与结构的关系返回第2章目录第二节染料的发色理论发色团与助色团理论：有机化合物结构中至少需要有某些不饱和基团存在时才能发色，这些基团称之为发色基团，主要的发色基团有-N=N-、=C=C=、-N=O、-NO2、=C=O等。含有发色团的分子称为发色体或色原体。发色团被引入的愈少，颜色愈浅；发色团被引入的愈多，颜色愈深。主要的发色基团有-N=N-、=C=C=、-N=O、-NO2、=C=

4、O等。有机化合物分子中还应含有助色团。助色团是能加强发色团的发色作用，并增加染料与被染物的结合力的各种基团。主要的助色团有-NH2、-NHR、-NR2、-OH、-OR等。另外磺酸基(-SO3H)、羧基(-COOH)等为特殊的助色团，它们对发色团并无显著影响，但可以使染料具有水溶性和对某些物质具有染色能力。一、早期发色理论第二章染料的颜色与结构的关系醌构理论：染料之所以有颜色，是因为其分子中有醌结构存在。醌型结构可视为分子的发色团。返回第2章目录第二节染料的发色理论二、近代发色理论物质的颜色主要是由于物质中的电子在可见光作用下发生π→π*(或伴随有n→π*)跃迁的结果。电磁波都具有

5、波粒二象性。即波动性和微粒性两重性质。光波的波长λ、频率υ与光速C的关系为：C=υλ光速C=3×1017nm/s光子的能量E与光的频率υ的关系为：E=hυ=hC/λ普朗克常数h=6.62×10-34J·s。根据可见光(400~760nm)范围，一个染料分子内部电子跃迁所需的激化能最高为：E=hC/λ=4.97×10-19J最低为：E=hC/λ=2.61×10-19J染料在1.57×105～2.99×105J·mol-1能量范围内产生激化状态的分子才有颜色。第二章染料的颜色与结构的关系返回第2章目录第三节染料分子结构与颜色的关系一、共轭双键系统与染料颜色的关系深色效应：染料的最大吸

6、收波长λmax向长波方向移动。浓色效应：染料的吸收强度εmax增大。染料分子的共轭双键系统中共轭双键越多，为深色效应和浓色效应。例如：第二章染料的颜色与结构的关系最大吸收波长λmax200285384吸收强度lgεmax3.653.753.8返回第2章目录第三节染料分子结构与颜色的关系第二章染料的颜色与结构的关系可以看出共轭双键越多，染料的颜色越深。又如：返回第2章目录第三节染料分子结构与颜色的关系二、染料分子的同平面性对颜色的影响在共轭体系中，如果分子的平面结构受到破坏，π电子相互重叠的程度就会降低，这样会影响光的吸收，产生浅色效应。例如：第二章染料的颜色与结构的关系返回第2章

7、目录第三节染料分子结构与颜色的关系如果有机化合物的共轭双键系统被单键隔离，如：—CH2—、—NH—、—NHCO—、—NHCONH—、—SO2—、—S—等基团，将共轭双键系统分为两个部分，从而使共轭双键系统变短，而且由于围绕单键的旋转引起分子平面结构的破坏，将导致浅色效应。共轭双键系统被—NHCONH—隔离，染料的双键数目虽多，但分子共轭双键系统中断，染料为浅色。例如：第二章染料的颜色与结构的关系返回第2章目录第三节染料分子结构与颜色的关系三、共轭双键系统上极性基团对染料的颜色的影