發(fā)色的化學(xué)機(jī)理和色料(編輯修改稿)
2025-02-14 01:16 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 共軛效應(yīng)和有機(jī)染料 靛藍(lán)和陰丹士林都不溶于水 ， 染色時(shí)先要在堿性溶液中將它還原為可溶性物質(zhì) ， 將要染色的織品浸泡入內(nèi)染色 ， 然后取出在空氣中氧化發(fā)色 。 因堿液會(huì)損壞毛和絲纖維 ， 不適合于染毛和絲 。 能染毛和絲的染料品種很多 ， 孔雀綠是其中一種 ， 它是由 3個(gè)苯環(huán)連接在一起的共軛分子 。 教四 225 169。 材料化學(xué) 孔雀綠 分子結(jié)構(gòu)式 ( H 3 C ) 2 NC N +C H 3C H 3C l孔雀綠色 工藝品 孔雀綠 教四 225 169。 材料化學(xué) β— 胡蘿卜素是胡蘿卜及其他某些植物顯橙紅色的重要成分。可用作人造黃油和其他食品色素、藥品及化妝品，其分子結(jié)構(gòu)式為： β— 胡蘿卜素 血紅素分子是一個(gè)具有卟啉結(jié)構(gòu)的小分子，在卟啉分子中心，由卟啉中四個(gè)吡咯環(huán)上的氮原子與一個(gè)亞鐵離子配位結(jié)合， 教四 225 169。 材料化學(xué) 葉綠素 a （ Chlorophyll a） 葉綠素和血紅素是包含卟啉環(huán)的分子，葉綠素可用作食品色素和皮革、肥皂和蠟等的著色劑。 花青素分子結(jié)構(gòu) 姜黃素分子結(jié)構(gòu) 花青素與姜黃素 教四 225 169。 材料化學(xué) 紅曲色素 教四 225 169。 材料化學(xué) 有的化合物在溶液中由于酸堿性的改變 ， 分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化 ， 因而顯示出不同的顏色 。 這類化合物可用作酸堿指示劑 ， 或稱 pH指示劑 。 例如酚酞， 在酸性溶液中分子中心的 C原子按 sp3雜化軌道形成四面體形分布的 4個(gè)化學(xué)鍵 ， 將 3個(gè)苯環(huán)上的共軛體系分割開 ， 分子沒有顏色 。 但在堿性溶液中 ，pH＞ 9時(shí) ， 中心 C原子以 sp2雜化軌道形成平面三角形的 3個(gè)化學(xué)鍵 ， 剩余的 p軌道和分子中 3個(gè)苯環(huán) π鍵連接成一個(gè)更大的共軛體系 ， 分子顯紅色 ， 所以酚酞是常用的一種酸堿指示劑 。 教四 225 169。 材料化學(xué) CH OOCO HON a O HCC O O N aH OOp H 8 . 5 , 無 色p H 9 . 0 ， 紅 色酚酞的分子結(jié)構(gòu)變化 教四 225 169。 材料化學(xué) 包含混合價(jià)態(tài)化合物容易通過 電荷轉(zhuǎn)移 產(chǎn)生顏色 ，混合價(jià)態(tài) 化合物又稱為同素異形價(jià)離子化合物 ， 它是指在一個(gè)化合物中 ， 同一種元素的離子存在著不同的價(jià)態(tài)。 例如磁鐵礦 Fe3O4中含有 Fe2+和 Fe3+， 標(biāo)明價(jià)態(tài)的化學(xué)式為 Fe2+Fe3+2O4。 當(dāng)不同價(jià)態(tài)離子的配位情況不同 ， 電子從一種價(jià)態(tài)離子轉(zhuǎn)移到另一價(jià)態(tài)離子就要吸收或放出能量 ， 產(chǎn)生顏色 。 電荷轉(zhuǎn)移效應(yīng)和顏料 教四 225 169。 材料化學(xué) 電荷轉(zhuǎn)移效應(yīng)和顏料 Fe3O4中的 Fe2+處于八面體配位 ， 而 Fe3+則有一半處于八面體配位 ， 另一半處于四面體配位 。 電子在不同配位環(huán)境和不同價(jià)態(tài)離子間的轉(zhuǎn)移 ， 有能量差異 ， 導(dǎo)致了吸收光能或放出光能 ， 因而產(chǎn)生顏色 。 2 + 3 + 3 + 2 +( o ) ( t) ( o ) ( o )F e + F e F e + F e? ??教四 225 169。 材料化學(xué) 天然的磁鐵礦 天然的磁鐵礦呈藍(lán)黑色，日常用的菜刀表面呈黑色，及鋼槍表面經(jīng)過“發(fā)藍(lán)”處理呈藍(lán)黑色這些都是因?yàn)榇嬖?Fe3O4而顯現(xiàn)的顏色。 教四 225 169。 材料化學(xué) 普魯士藍(lán)（ Prussian blue ） FeIII4[FeII(CN)6]3?15H2O是由高鐵離子（ Fe3+）和亞鐵離子 [FeII(CN)6]4相互作用反應(yīng)所得的產(chǎn)物，在工業(yè)上是重要的色料，也是配制藍(lán)墨水和藍(lán)色圓珠筆芯的色料。在其結(jié)構(gòu)中由 Fe— C=N— Fe為邊圍成小立方體骨架，由于電荷轉(zhuǎn)移作用，存在下面的過程： 2 3 3 2F e C N F e F e C N F e? ? ? ?? ? ? ? ?? ? ? ?電荷轉(zhuǎn)移效應(yīng)和顏料 教四 225 169。 材料化學(xué) 普魯士藍(lán)分子結(jié)構(gòu) 教四 225 169。 材料化學(xué) 普魯士藍(lán)晶體結(jié)構(gòu) 普魯士藍(lán)及類似物的晶體結(jié)構(gòu) 剛玉的晶體結(jié)構(gòu) 教四 225 169。 材料化學(xué) 異核離子間的電荷轉(zhuǎn)移 而產(chǎn)生顏色的現(xiàn)象也廣泛地存在 。 藍(lán)寶石 （ Al2O3 : Fe2+， Ti4+） 就是典型實(shí)例 。 當(dāng)剛玉（ Al2O3） 中的 Al3+有少量 （ 一般小于 %） 被 Fe2+和 Ti4+所置換 ， 在結(jié)構(gòu)中相鄰的 Fe和 Ti離子的距離為 265pm， 這些離子的 dz2軌道之間有一定的疊加 ， 當(dāng)在白光的作用下 ，電子從一個(gè)離子跑到另一個(gè)離子上 ， 發(fā)生上述過程 。 2 4 3 3Fe T i Fe T i? ? ? ?? ? ?? ?電荷轉(zhuǎn)移效應(yīng)和顏料 教四 225 169。 材料化學(xué) 藍(lán)寶石 教四 225 169。 材料化學(xué) 藍(lán)寶石 Fe2+ + Ti4+ Fe3+ + Ti3+ 該過程右方的能量大于左方的能量 ， 其增量為。 這種過程也稱為光化學(xué)的氧化還原作用 。 這種作用形成的吸收光譜的譜帶中心位于 588nm， 實(shí)驗(yàn)證明除藍(lán)色和紫藍(lán)色光以外 ， 所有其他顏色的光都被吸收了， 這是藍(lán)寶石產(chǎn)生藍(lán)色的根源 。 教四 225 169。 材料化學(xué) 許多深藍(lán)色、棕色、黑色的寶石和礦物的顏色都因?yàn)槠渲械?Fe2+Si4+電荷轉(zhuǎn)移過程產(chǎn)生
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