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顏色產(chǎn)生的原理與染料的關(guān)系

集萃印花網(wǎng) 2009-04-22 00:00:00

【集萃網(wǎng)觀察】分子輻射吸收現(xiàn)象：

分子至少含有二個原子且彼此受到一些能量的牽制，這能量含括可寫成；

總能量 =滾動能 +振動能 +電子解離能

分子滾動能量其輻射吸收僅在紅外線之外，若再加上振動能也僅進(jìn)入紅外線光譜區(qū)附近，假若要吸收光譜在可見光或紫外光區(qū)，就需關(guān)切到染料結(jié)構(gòu)以及電子解離、游離或跳離的情況判定，而有機(jī)化合物產(chǎn)生無色現(xiàn)象通常是吸收輻射光譜在紫外光區(qū)。而能量需求來源是由基態(tài)(E0)提升到激發(fā)態(tài)(E1)而得。

根據(jù)量子理論：原子或分子能階上由輻射產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)移發(fā)生了不連續(xù)之能量包或量子，會聚而成一吸收光譜圖。(每一波長放射出來有重迭現(xiàn)象，所以會產(chǎn)生連續(xù)曲線，解釋以單一波長較能理解；而實(shí)際上應(yīng)一束光來看之。)

△E = E1 -E0 = hν= hc /λ

ν：頻率

λ：吸收輻射線之波長

h： Planck’s常數(shù)

飽和脂肪族化合物因緊密結(jié)合使由電子鍵結(jié)形成的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較穩(wěn)定狀態(tài)；導(dǎo)致不易跳離，若要發(fā)生其電子解離能必定其能量大得多。

簡易不飽和化合物，例：CH2=CH2其解離能大約在710 KJ/mole其吸收光譜在U.V. 175nm處測得一peak；若有較多不飽和化合物聚集結(jié)合，將使得最大吸收波長往長波長移動，也就是說電子跳動更加容易，一但解離能若在148.4 KJ/mole~ 297 KJ/mole之間；也就是輻射放射波長在400nm~ 800 mm時所需之能量，我們眼睛即可看得到顏色。

圖示以氫原子和氫分子來解釋之： Theory of O.N.Witt

不飽和的環(huán)狀分子(含有π鍵)加上發(fā)色團(tuán)即可產(chǎn)生顏色來，若要形成染料必需加入助色團(tuán)才能得到。

接上助色團(tuán)的目的為：

(1)幫助染料上色，增強(qiáng)發(fā)色團(tuán)發(fā)色能力。

(2)增加染料和被染物之間的親和力。

(3)增加染料對水的溶解度。

親電子性取代反應(yīng)(Electrophilic Substition)：E⊕

具有電子云密度較高的物質(zhì)；例如：Benzene頗能吸引缺電子物質(zhì)與之結(jié)合，而這些缺電子物質(zhì)便稱為具有親電性現(xiàn)象，然而結(jié)合后的產(chǎn)物若遇到親電性較強(qiáng)的缺電子物質(zhì)，則親電性較弱的物質(zhì)便會被取代出來。這個過程稱為親電性取代反應(yīng)。

親核性取代反應(yīng)(Nucleophilic Substition)：NuΘ

一些缺電子的物質(zhì)，例：碳離子頗能引起電子云密度較高物質(zhì)與之結(jié)合。而這些電子云密度較高的物質(zhì)便具有親核性的現(xiàn)象，然而結(jié)合后的產(chǎn)物若遇到親核性較強(qiáng)的物質(zhì)，則親核性較弱的物質(zhì)將會被取代出來。這過程稱為親核性取代反應(yīng)。

染料或顏料都有其選擇性吸收可見光區(qū)某一特定波長之能力，其因分子結(jié)構(gòu)特性而改變。假若我們認(rèn)定光的波長使我們感覺顏色來再加上輻射吸收的看法，而形成白光結(jié)果；那么我們可大膽地確定所看到的顏色和吸收之色光將會有互補(bǔ)的效果。

Lambert’s Law：

表達(dá)入射和吸收所放出之波長相關(guān)平衡式：

I = Ioe-kd

IO :入射光之強(qiáng)度

I :傳送光之強(qiáng)度

k :吸收常數(shù)（與物體本身有關(guān)）

d :光經(jīng)過物體的路徑

Lambert - Beer Law :考慮溶劑選用：

大前題其染料與溶劑不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，反之；即不能使用上述公式。

(1)溶劑完全溶解染料，不能有懸浮物因會產(chǎn)生亂射或散射。

(2)不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。