و حاملات هي عناصر الذرة والجزيء المسؤول عن اللون. في هذا الصدد ، هم حاملون للإلكترونات المختلفة التي ، بمجرد تحفيزها بواسطة طاقة الضوء المرئي ، تعكس نطاق الألوان.
على المستوى الكيميائي ، يكون حامل اللون مسؤولاً عن إنشاء الانتقال الإلكتروني لنطاق طيف الامتصاص للمادة. في الكيمياء الحيوية ، هم مسؤولون عن امتصاص الطاقة الضوئية المتضمنة في التفاعلات الكيميائية الضوئية.
ألوان خلفية ملونة للجدران الملونة
يتوافق اللون المدرك من خلال العين البشرية مع الأطوال الموجية غير الممتصة. وبهذه الطريقة ، يكون اللون نتيجة للإشعاع الكهرومغناطيسي المنقول.
في هذا السياق ، يمثل حامل اللون جزءًا من الجزيء المسؤول عن امتصاص الأطوال الموجية في النطاق المرئي. ما الذي يؤثر في الطول الموجي المنعكس وبالتالي لون العنصر.
يتم امتصاص الأشعة فوق البنفسجية بناءً على الطول الموجي الذي يتلقاه تباين مستوى طاقة الإلكترونات وحالة الاستقبال: متحمس أو قاعدي. في الواقع ، يكتسب الجزيء لونًا معينًا عندما يلتقط أو ينقل بعض الأطوال الموجية المرئية.
مجموعات Chromophore
يتم تنظيم Chromophores في مجموعات وظيفية مسؤولة عن امتصاص الضوء المرئي. عادة ما تتكون الكروموفورات من روابط كربون-كربون مزدوجة وثلاثية (-C = C-): مثل مجموعة الكربونيل ، مجموعة ثيوكاربونيل ، مجموعة الإيثيلين (-C = C-) ، مجموعة إيمينو (C = N) ، مجموعة نيترو ، مجموعة nitroso (-N = O) ، مجموعة azo (-N = N-) ، مجموعة ديازو (N = N) ، مجموعة azoxy (N = NO) ، مجموعة azomethine ، مجموعة ثاني كبريتيد (-S = S-) ، ومجموعة الحلقات العطرية مثل الباراكينون والأورثوكينون.
أكثر مجموعات chromophore شيوعًا هي:
- الكروموفورات الإثيلين: Ar- (CH = CH) n -Ar ؛ (رقم 4)
- كروموفورس Azo: -RN = NR
- الكروموفورات العطرية:
- مشتقات ثلاثي فينيل ميثان:
- مشتقات أنثراكينون
- فثالوسيانين
- مشتقات عطرية غير متجانسة
تقدم مجموعات Chromophore إلكترونات يتردد صداها عند تردد معين ، والتي تلتقط الضوء أو تشعه باستمرار. بمجرد ربطها بحلقة بنزين أو نفثالين أو أنثراسين ، فإنها تعزز امتصاص الإشعاع.
ومع ذلك ، تتطلب هذه المواد دمج جزيئات مجموعات auxochromic ، من أجل تعزيز التلوين ، وتثبيت وتكثيف دور chromophores.
الآلية والوظيفة
على المستوى الذري ، يتم امتصاص الإشعاع الكهرومغناطيسي عندما يحدث تحول إلكتروني بين مداريْن بمستويات طاقة مختلفة.
عند الراحة ، تكون الإلكترونات في مدار معين ، وعندما تمتص الطاقة ، تذهب الإلكترونات إلى مدار أعلى وينتقل الجزيء إلى حالة الإثارة.
في هذه العملية يوجد فرق طاقة بين المدارات ، والذي يمثل الأطوال الموجية الممتصة. في الواقع ، يتم إطلاق الطاقة الممتصة أثناء العملية وينتقل الإلكترون من الإثارة إلى شكلها الأصلي في حالة السكون.
نتيجة لذلك ، يتم إطلاق هذه الطاقة بطرق مختلفة ، وأكثرها شيوعًا في شكل حرارة ، أو عن طريق إطلاق الطاقة من خلال انتشار الإشعاع الكهرومغناطيسي.
ظاهرة اللمعان هذه شائعة في الفسفرة والفلورة ، حيث يضيء الجزيء ويكتسب الطاقة الكهرومغناطيسية ، ويذهب إلى حالة الإثارة ؛ عند العودة إلى الحالة القاعدية ، يتم إطلاق الطاقة من خلال انبعاث الفوتونات ، أي الضوء المشع.
أوكسوكروميس
ترتبط وظيفة الكروموفورات بـ auxochromes. يشكل auxochrome مجموعة من الذرات التي ، إلى جانب حامل اللون ، تعدل الطول الموجي وشدة الامتصاص ، مما يؤثر على الطريقة التي يمتص بها حامل اللون المذكور الضوء.
لا يستطيع auxochrom بمفرده إنتاج اللون ، ولكنه مرتبط بالكروموفور لديه القدرة على تكثيف لونه. في الطبيعة ، أكثر الأوكسوكرومات شيوعًا هي مجموعات الهيدروكسيل (-OH) ، مجموعة الألدهيد (-CHO) ، المجموعة الأمينية (-NH2) ، مجموعة الميثيل مركابتان (-SCH3) والهالوجينات (-F ، -Cl ، -Br ، -أنا).
تحتوي المجموعة الوظيفية للأكسوكرومات على زوج واحد أو أكثر من الإلكترونات المتاحة ، والتي عند توصيلها بحامل للون ، تقوم بتعديل امتصاص الطول الموجي.
عندما يتم اقتران المجموعات الوظيفية بشكل مباشر مع نظام Pi الخاص بالكروموفور ، يتم تكثيف الامتصاص مع زيادة الطول الموجي الذي يلتقط الضوء.
كيف تغير اللون؟
للجزيء لون يعتمد على تردد الطول الموجي الممتص أو المنبعث. جميع العناصر لها تردد مميز يسمى التردد الطبيعي.
عندما يكون الطول الموجي ذا تردد مشابه للتردد الطبيعي لجسم ما ، فإنه يسهل امتصاصه. في هذا الصدد ، تُعرف هذه العملية بالرنين.
هذه ظاهرة يلتقط من خلالها الجزيء إشعاعًا بتردد مماثل لتردد حركة الإلكترونات في جزيءه.
في هذه الحالة ، يتدخل Chromophore ، وهو عنصر يلتقط فرق الطاقة بين المدارات الجزيئية المختلفة الموجودة داخل طيف الضوء ، وبهذه الطريقة ، يتم تلوين الجزيء لأنه يلتقط ألوانًا معينة من الضوء المرئي.
يتسبب تدخل auxochromes في تحول التردد الطبيعي للكروموفور ، لذلك يتم تعديل اللون ، وفي كثير من الحالات يتم تكثيف اللون.
ينتج كل auxochromium تأثيرات معينة على chromophores ، مما يؤدي إلى تعديل وتيرة امتصاص الأطوال الموجية من أجزاء مختلفة من الطيف.
تطبيق
نظرًا لقدرتها على نقل اللون إلى الجزيئات ، فإن الكروموفورات لها تطبيقات مختلفة في إنتاج الملونات لصناعة الأغذية والمنسوجات.
في الواقع ، تحتوي الملونات على مجموعة أو أكثر من المجموعات الملونة التي تحدد اللون. وبالمثل ، يجب أن تحتوي على مجموعات متجانسة تسمح بإمكانية تلوين العناصر وتثبيتها.
تطور صناعة تصنيع منتجات التلوين منتجات معينة على أساس مواصفات محددة. تم إنشاء عدد لا نهائي من الملونات الصناعية الخاصة لأي مادة. مقاومة للعلاجات المختلفة ، بما في ذلك التعرض المستمر لأشعة الشمس والغسيل المطول أو الظروف البيئية القاسية.
وهكذا ، يلعب المصنعون والصناعيون مزيجًا من الكروموفورات والأكسوكرومات من أجل تصميم مجموعات توفر تلوينًا أكثر كثافة ومقاومة بتكلفة منخفضة.
المراجع
- Chromophore (2017) ملخص IUPAC للمصطلحات الكيميائية - الكتاب الذهبي. تم الاسترجاع في: goldbook.iupac.org
- سانتياغو ف. لويس لافوينتي ، ماريا إيزابيل بورغيت أزكارات ، بيلين التافا بينيتو (1997) مقدمة في الكيمياء العضوية. Universitat Jaume IDL ed. رابعا. عنوان. السلسلة الخامسة 547. ISBN 84-8021-160-1
- Sanz Tejedor Ascensión (2015) صناعة الأصباغ والأصباغ. الكيمياء العضوية الصناعية. مدرسة بلد الوليد للهندسة الصناعية. تم الاسترجاع في: eii.uva.es
- شابلي باتريشيا (2012) يمتص الضوء بالجزيئات العضوية. مؤشر الكيمياء 104. جامعة إلينوي. تم الاسترجاع في: chem.uiuc.edu
- Peñafiel Sandra (2011) تأثير التليين بقواعد الأحماض الدهنية في تغيير درجة اللون في الأقمشة القطنية 100٪ المصبوغة بأصباغ تفاعلية منخفضة. المستودع الرقمي. جامعة الشمال التقنية. (أطروحة).
- Reusch William (2013) التحليل الطيفي المرئي والأشعة فوق البنفسجية. IOCD المنظمة الدولية للعلوم الكيميائية في التنمية. تم الاسترجاع في: chemistry.msu.edu