文档介绍：第三章染料的颜色和结构
第一节引言
第二节吸收现象和吸收光谱曲线
第三节吸收光谱曲线的量子概念
第四节染料的颜色和结构的关系
第五节外界条件对吸收光谱的影响
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第一节引言
本章的任务在于说明:染料对光的吸收现象、吸收现象的量子概念以及染料的颜色和结构的一般关系。这里所谓染料的颜色一般是指染料的稀溶液吸收特性,也就是指染料成分子分散状态时的吸收特性而言的。同一染料由于聚集状态或晶体结构的不同,表现的颜色就会有差异。对于这些现象只能在有关的地方顺便作简单的说明而不另作专门讨论。
所谓的发色团,一般指的是那些能对波长为200~1000nm 的电磁波发生吸收的基团。实际上,染料要对波长大致为380~780nm范围内的光波发生吸收才能具有颜色。它们的分子结构里要有—个由若干共轭双键构成的共轭系统。这些共轭系统往往还带有助色团,成为一个发色体系。所谓助色团,指的是那些接在共轭系统上的-NH2、-NHR、-NR2、-OH、-OR等供电子基团。
第二节吸收现象和吸收光谱曲线
一、颜色和吸收
染料的颜色是它们所吸收的光波颜色(光谱色)的补色,是它们对光的吸收特性在人们视觉上产生的反映。染料分子的颜色和结构的关系,实质上就是染料分子对光的吸收特性和它们的结构之间的关系。
二、吸收定律
染料的理想溶液对单色光(单色光是波长间隔很小的光,严格地说是由单一波长的光波组成的光)的吸收强度和溶液浓度、液层厚度间的关系服从朗伯特-比尔(Lambert-Beer)定律。
常用的朗伯特-比尔定律方程式。
将波长为的单色光平行投射于浓度为c的稀溶液,温度恒定,入射光强度为I0,散射忽略不计, 通过厚度为l的液层后,由于吸收,光强减弱为I,它们之间的关系为:
三、吸收光谱曲线
从图中可以看出,在某一波段内,有一个吸收带,它的最大吸收波长称为该吸收带的最大吸收波长,以max代表,相应的吸光度可计算出摩尔吸光系数max。
吸收带的面积称为积分吸收强度,它表示整个谱带的吸收强度。
在一个电子吸收光谱曲线图里可以有几个吸收带,它们分别反映电子运动状态的不同变化。为了便于区别,人们往往把波长最长的吸收带称为第一吸收带,以区别于波长较短的其它吸收带。
吸收带的面积称为积分吸收强度,它表示整个谱带的吸收强度。
第三节吸收光谱曲线的量子概念
一、吸收波长和能级
光是一种电磁波,具有波和微粒两象性质。它的波动频率和光速c成正比,和波长成反比。
=c/
光又具有微粒性质。它的能量发射、传播和转移都不是连续,而是量子化的,以能量微粒光子为最小单元的。光子的能量和光的频率成正比。
E=h
式中E为一个光子的能量, h为普朗克常数(-27尔格·秒,l卡=×107尔格)。
吸收波长为:
=hc/E
由上可知,激化态和基态的能级间隔越小,吸收光波的频率越低,而吸收波长则与此成反比。作为染料,它们的主要吸收波长应在380-780nm波段范围内。染料激化态和基态之间的能级间隔E必须与此相适应。