染料化學(xué) 第03章 顏色結(jié)構(gòu)

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1、《染料化學(xué)》原始教程第3章染料的顏色和結(jié)構(gòu)第3章染料顏色和結(jié)構(gòu)（ColorandConstitutionofDyes）本章分4個(gè)小節(jié)進(jìn)行介紹：§3.1吸光現(xiàn)象和吸收光譜曲線§3.2吸收光譜的量子概念§3.3染料發(fā)色的兩種理論§3.4染料顏色與結(jié)構(gòu)的關(guān)系通過本章學(xué)習(xí)，要掌握以下內(nèi)容：1、側(cè)重掌握染料發(fā)色的價(jià)鍵理論，即共振理論。它可以定性地解釋發(fā)色團(tuán)與助色團(tuán)在染料結(jié)構(gòu)中與顏色的關(guān)系，即描述它們是如何產(chǎn)生深色效應(yīng)、濃色效應(yīng)、淺色效應(yīng)、淡色效應(yīng)的，以及這些效應(yīng)和最大吸收濃長(zhǎng)λmax和最大摩爾吸光系數(shù)εmax之間的關(guān)系。2、了解染料發(fā)色的分子軌道理論。它試圖定量描述染

2、料發(fā)色機(jī)制，由于染料發(fā)色本質(zhì)的復(fù)雜性和多元性，尚難以通過理論計(jì)算求出染料的λmax，但是它對(duì)進(jìn)一步解釋結(jié)構(gòu)與顏色的關(guān)系提供了強(qiáng)大的理論基礎(chǔ)。3、掌握染料顏色與介質(zhì)性質(zhì)的關(guān)系。一般來說，當(dāng)激化態(tài)染料分子為極性共振結(jié)構(gòu)時(shí)，極性溶劑將產(chǎn)生深色效應(yīng)；當(dāng)基態(tài)染料分子顯極性結(jié)構(gòu)時(shí)，非極性溶劑將產(chǎn)生深色效應(yīng)。上述結(jié)論，反之亦然。4、嘗試由染料結(jié)構(gòu)與顏色的關(guān)系解釋一些官能團(tuán)，如吸電子基團(tuán)、供電子基團(tuán)、隔離基團(tuán)在染料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的運(yùn)用，判斷染料結(jié)構(gòu)與其顏色的關(guān)系，比較不同結(jié)構(gòu)的染料其顏色的深淺和濃淡取向等。5、物質(zhì)的吸收特性和吸光曲線，由染料的吸光曲線分析染料。10Tcwang

3、?《染料化學(xué)》原始教程第3章染料的顏色和結(jié)構(gòu)§3.1吸光現(xiàn)象和吸收光譜曲線一、概念述語(yǔ)光——可產(chǎn)生色感的電磁波。習(xí)慣上稱產(chǎn)生色感的電磁波謂之可見“光”，如紅光、紫光等，不可見的電磁波謂之輻射“線”，如紅外線IR、紫外線UV等。色——視覺對(duì)可見光的感受。物質(zhì)對(duì)光的選擇吸收便顯現(xiàn)了物質(zhì)的顏色。發(fā)色團(tuán)——結(jié)構(gòu)中能吸收可見光波的吸電子基團(tuán)。它以提升染料的λmax為主導(dǎo)。助色團(tuán)——接在π共軛體系上的供電子基團(tuán)。它以提升染料的εmax為主導(dǎo)。全色——連續(xù)光譜依自然比例混合后的顏色?？梢姽獠ㄈǘ危?80-780nm）的光按自然比例混合后可以得到白色(指人類視野)，反過來

4、，白色光通過色散可以得到一段連續(xù)光譜（紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫）。500nm490nm560nm580nm595nm605nm700nm480nm435nm400nm紅紫紫紅綠青橙黃綠藍(lán)綠藍(lán)黃補(bǔ)色——可見光波被選擇吸收后所剩余的光波。也可以理解為剩色和殘色，吸收的光波和剩余的光波互為補(bǔ)色。補(bǔ)色圖——P51，T3-1，一種人為的將補(bǔ)色關(guān)系列成對(duì)角線關(guān)系的色譜圖?！ǔ?，人們利用染料的稀溶液，如50mg∕L，對(duì)于分子量為500的染料，其摩爾濃度為1×10-4mol∕L，來研究染料的吸光特性。二、吸收定律吸收定律（Lambert-Beer定律）I0入射光Iλ透

5、射光C=50mg/Ll在稀溶液中，若不計(jì)溶質(zhì)分子之間的和溶質(zhì)與溶劑分子之間的相互作用，透射光強(qiáng)Iλ與入射光強(qiáng)I0之間成自然對(duì)數(shù)關(guān)系，這是Lambert和Beer通過大量實(shí)驗(yàn)和理論歸納與計(jì)算而得出的研究結(jié)果。即：Iλ=I0?-k’cl………………………………………………………………（1）式中：Iλ——透射光強(qiáng)；I0——入射光強(qiáng)；k’——線性常數(shù)；c——溶液濃度mg∕L；l——光程長(zhǎng)cm。將（1）式化成常用對(duì)數(shù)形式，則：Iλ∕I0=10-k’cl∕2.30310Tcwang?《染料化學(xué)》原始教程第3章染料的顏色和結(jié)構(gòu)為了簡(jiǎn)便起見，人們定義：透光率T=Iλ∕I0，

6、吸光系數(shù)k=k’/2.303，則：T=10-kcl——→-lgT=kcl——→lgT-1=kcl…………………（2）再定義：吸光度A=lgT-1，則：A=kcl………………………………………………………………（3）（3）式中濃度c是以mg∕L計(jì)量的，若以摩爾濃度mol∕L來計(jì)量之，則：A=εcl——→ε=A∕cl……………………………………（4）在（4）式中，ε稱為摩爾吸光系數(shù)。實(shí)際研究中，通過對(duì)透射光強(qiáng)的測(cè)定，由（3）和（4）兩個(gè)式子可以分別作出染料的吸光度曲線（A-λ曲線）和摩爾吸光曲線（ε-v?曲線），它們被稱為染料的吸收光譜曲線。三、吸收光譜曲線染料

7、之所以顯現(xiàn)出顏色，是因?yàn)樗鼘?duì)可見光波是選擇吸收的緣故。其所顯現(xiàn)出的顏色，是通過染料吸收后的補(bǔ)色。在可見光的不同波段，染料會(huì)有不同的吸收強(qiáng)度。由上述（3）（4）兩式，在可見光區(qū)，于380-780nm范圍內(nèi)分別測(cè)定其吸光度A，同時(shí)可算出其對(duì)應(yīng)的摩爾吸光度ε，以波長(zhǎng)λ或波數(shù)v?為橫坐標(biāo)，吸光度A或摩爾吸光系數(shù)ε為縱坐標(biāo)分別作圖，即得到該染料的吸收光譜曲線?？梢詫?duì)該染料的吸收光譜特性進(jìn)行分析。下面以大家熟悉的活性紅X-3B為例，作出其吸收光譜曲線：εmax=6.60×103Δv?=2×1031525活性紅X-3B的摩爾吸光曲線（c=1×10-4mol∕L）4.006

8、.00ε(×103)8.002.0030v?(×10