染料化学 第03章 颜色结构

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1、《染料化学》原始教程第3章染料的颜色和结构第3章染料颜色和结构（ColorandConstitutionofDyes）本章分4个小节进行介绍：§3.1吸光现象和吸收光谱曲线§3.2吸收光谱的量子概念§3.3染料发色的两种理论§3.4染料颜色与结构的关系通过本章学习，要掌握以下内容：1、侧重掌握染料发色的价键理论，即共振理论。它可以定性地解释发色团与助色团在染料结构中与颜色的关系，即描述它们是如何产生深色效应、浓色效应、浅色效应、淡色效应的，以及这些效应和最大吸收浓长λmax和最大摩尔吸光系数εmax之间的关系。2、了解染料发色的分子轨道理论。它试图定量描述染

2、料发色机制，由于染料发色本质的复杂性和多元性，尚难以通过理论计算求出染料的λmax，但是它对进一步解释结构与颜色的关系提供了强大的理论基础。3、掌握染料颜色与介质性质的关系。一般来说，当激化态染料分子为极性共振结构时，极性溶剂将产生深色效应；当基态染料分子显极性结构时，非极性溶剂将产生深色效应。上述结论，反之亦然。4、尝试由染料结构与颜色的关系解释一些官能团，如吸电子基团、供电子基团、隔离基团在染料结构设计中的运用，判断染料结构与其颜色的关系，比较不同结构的染料其颜色的深浅和浓淡取向等。5、物质的吸收特性和吸光曲线，由染料的吸光曲线分析染料。10Tcwang

3、©《染料化学》原始教程第3章染料的颜色和结构§3.1吸光现象和吸收光谱曲线一、概念述语光——可产生色感的电磁波。习惯上称产生色感的电磁波谓之可见“光”，如红光、紫光等，不可见的电磁波谓之辐射“线”，如红外线IR、紫外线UV等。色——视觉对可见光的感受。物质对光的选择吸收便显现了物质的颜色。发色团——结构中能吸收可见光波的吸电子基团。它以提升染料的λmax为主导。助色团——接在π共轭体系上的供电子基团。它以提升染料的εmax为主导。全色——连续光谱依自然比例混合后的颜色。可见光波全波段（380-780nm）的光按自然比例混合后可以得到白色(指人类视野)，反过来

4、，白色光通过色散可以得到一段连续光谱（红、橙、黄、绿、青、蓝、紫）。500nm490nm560nm580nm595nm605nm700nm480nm435nm400nm红紫紫红绿青橙黄绿蓝绿蓝黄补色——可见光波被选择吸收后所剩余的光波。也可以理解为剩色和残色，吸收的光波和剩余的光波互为补色。补色图——P51，T3-1，一种人为的将补色关系列成对角线关系的色谱图。——通常，人们利用染料的稀溶液，如50mg∕L，对于分子量为500的染料，其摩尔浓度为1×10-4mol∕L，来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，若不计溶质分子之间的和溶质与溶剂分子之间的相互作用，透射光强Iλ与入射光强I0之间成自然对数关系，这是Lambert和Beer通过大量实验和理论归纳与计算而得出的研究结果。即：Iλ=I0℮-k’cl………………………………………………………………（1）式中：Iλ——透射光强；I0——入射光强；k’——线性常数；c——溶液浓度mg∕L；l——光程长cm。将（1）式化成常用对数形式，则：Iλ∕I0=10-k’cl∕2.30310Tcwang©《染料化学》原始教程第3章染料的颜色和结构为了简便起见，人们定义：透光率T=Iλ∕I0，

6、吸光系数k=k’/2.303，则：T=10-kcl——→-lgT=kcl——→lgT-1=kcl…………………（2）再定义：吸光度A=lgT-1，则：A=kcl………………………………………………………………（3）（3）式中浓度c是以mg∕L计量的，若以摩尔浓度mol∕L来计量之，则：A=εcl——→ε=A∕cl……………………………………（4）在（4）式中，ε称为摩尔吸光系数。实际研究中，通过对透射光强的测定，由（3）和（4）两个式子可以分别作出染料的吸光度曲线（A-λ曲线）和摩尔吸光曲线（ε-ṽ曲线），它们被称为染料的吸收光谱曲线。三、吸收光谱曲线染料

7、之所以显现出颜色，是因为它对可见光波是选择吸收的缘故。其所显现出的颜色，是通过染料吸收后的补色。在可见光的不同波段，染料会有不同的吸收强度。由上述（3）（4）两式，在可见光区，于380-780nm范围内分别测定其吸光度A，同时可算出其对应的摩尔吸光度ε，以波长λ或波数ṽ为横坐标，吸光度A或摩尔吸光系数ε为纵坐标分别作图，即得到该染料的吸收光谱曲线。可以对该染料的吸收光谱特性进行分析。下面以大家熟悉的活性红X-3B为例，作出其吸收光谱曲线：εmax=6.60×103Δṽ=2×1031525活性红X-3B的摩尔吸光曲线（c=1×10-4mol∕L）4.006

8、.00ε(×103)8.002.0030ṽ(×10