染料的发色理论.ppt

染料小组成员:周诗怡对染料的使用是随着织布技术发展起来的,在公元前3000多年时,已经开始使用天然染料,我们的祖先从植物中提取茜草、靛蓝、菘蓝、红花作为染料,从贝、螺中制取泰雅红紫染料。由于从动植物中提取染料的产量低,而且采集原料不易,所以在古时候,有颜色的衣服只有富有阶层才能穿。特别是紫色,更是昂贵,这才有了“满朝朱紫贵”的诗句。到1857年,(Marvein),并且实现了工业化生产,这是合成染料大规模生产的开始。染料发展史染料的发色理论经典发色理论近代发色理论经典发色理论1865年引入了苯环的概念;1868年提出了最初将色素的颜色和化学结构联系起来,认为颜色和不饱和性有关;1876年提出发色团学说,认为有机化合物必须含有一种可能产生颜色的基团,这些基团可称为发色基团,都是一些不饱和基团,例如:1888年有人提出醌构理论,即有色有机化合物分子中含有邻醌基或对醌基形成的结构。我们的观点经典发色理论只能解释某些染料的发色原理,不能作为一个可以广泛应用的理论;经典理论只是总结了分子的外观规律——带某些基团的分子有颜色,却没有说清楚为什么带了这些基团就会有颜色;所以相对而言,我们觉得近代发色理论具有更完整,更广泛的应用意义。近代发色理论物质对光发生不同的选择吸收就会呈现各种颜色。由于各个分子中化学键的本质、电子的流动性、以及分子基态至激发态的激发能各不相同,使得不同分子对光的吸收存在很大的差异。当分子中存在π电子或n电子时,电子就可以通过对光的吸收被激发到反键轨道上——从基态到激发态会产生一个能量差ΔE=E1-E0,ΔE即为被染料分子选择吸收的能量。E=hυ以摩尔计:E=hCN/λ=28000/λ(kcal/mol)在可见光范围内:E=28000/400=70kcal/mol~E=28000/760=37kcal/mol因此只有能在37~70kcal/mol能量范围内产生激化状态的分子才是有色化合物。分子中每增加一个双键就能把吸收光子的波长向长波方向移动,即降低激发能。例如在丁二烯分子中插入乙烯,吸收峰的移动如图:这是因为随着双键的增加,增长了共轭体系,电子的离域性能就变大了,成键轨道和反键轨道的数目也增加了,而且最高充满轨道(HOMO)能级和最低空轨道(LUMO)能级的能量差值即减少,使得激发光波的波长移向长波方向。除增加共轭双键会使吸收波长红移外,在共轭体系上连接带孤电子对的基团,会把激发能降得更低。这一性质对染料很重要,事实上染料结构并不是一个很长的共轭体系,而是在较短的共轭链上连接了带孤电子对的基团,才使得分子显现颜色。染料化合物的颜色就是它所吸收的光波颜色的补色吸收波长/nm颜色定性的颜色400~440紫罗兰带绿色的黄400~500蓝带绿色的黄460~500带绿色的蓝橙400~620带蓝色的绿红480~520绿品红560~700橙青600~700红带蓝色的绿