Chromophores: المجموعات والوظائف والتطبيقات

Chromophores هي عناصر ذرة جزيء مسؤول عن اللون. في هذا الصدد ، فهي حاملات للإلكترونات المختلفة التي ، بمجرد تحفيزها بواسطة طاقة الضوء المرئي ، تعكس مجموعة الألوان.

على المستوى الكيميائي ، تكون chromophore مسؤولة عن إنشاء الانتقال الإلكتروني لنطاق طيف الامتصاص لمادة ما. في الكيمياء الحيوية ، تكون مسؤولة عن امتصاص الطاقة الضوئية المشاركة في التفاعلات الكيميائية الضوئية.

يتوافق اللون المدرك من خلال العين البشرية مع الأطوال الموجية غير الممتصة. بهذه الطريقة ، يكون اللون نتيجة للإشعاع الكهرومغناطيسي المنقول.

في هذا السياق ، يمثل chromophore جزء الجزيء المسؤول عن امتصاص الأطوال الموجية للنطاق المرئي. ما يؤثر على الطول الموجي المنعكس ، وبالتالي لون العنصر.

يعتمد امتصاص الأشعة فوق البنفسجية على الطول الموجي الذي يستقبله التغير في مستوى الطاقة للإلكترونات وحالة الاستقبال: متحمس أو أساسي. في الواقع ، يكتسب الجزيء لونًا معينًا عندما يلتقط أو ينقل بعض الأطوال الموجية المرئية.

مجموعات Chromophores

يتم تنظيم chromophores إلى مجموعات وظيفية مسؤولة عن امتصاص الضوء المرئي. تتشكل Chromophores عادةً بواسطة روابط ثنائية كربون-كربون وسندات ثلاثية (-C = C-): كمجموعة كاربونيل ، مجموعة ثيوكاربونيل ، مجموعة إيثيلين (-C = C-) ، مجموعة إيمينو (C = N) ، مجموعة نيترو ، مجموعة النيتروز (N = O) ، مجموعة azo (-N = N-) ، مجموعة diazo (N = N) ، مجموعة azoxy (N = NO) ، مجموعة azomethine ، مجموعة disulfide (-S = S-) ، و حلقات عطرية مثل الباراكينون والأورثوكينون.

مجموعات chromophore الأكثر شيوعًا هي:

• كروموفرات الإيثيلين: Ar- (CH = CH) n -Ar؛ (N≥4)
• Azo Chromophores: -RN = NR
• الكروموسومات العطرية:
  • مشتقات ثلاثي فينيل ميثان: [Ar3CH]
  • مشتقات أنثراكينون
  • phthalocyanines
  • مشتقات غير متجانسة العطرية

تقدم مجموعات chromophoric الإلكترونات التي يتردد صداها على تردد معين ، والتي تلتقط أو تشع الضوء باستمرار. بمجرد ربطها بحلقة البنزين أو النفثالين أو أنثراسين ، فإنها تعزز امتصاص الإشعاع.

ومع ذلك ، فإن هذه المواد تتطلب دمج جزيئات المجموعات غير المتجانسة ، من أجل تعزيز التلوين ، وتحديد وتكثيف دور الكروموسورات.

آلية وظيفة

على المستوى الذري ، يتم امتصاص الإشعاع الكهرومغناطيسي عند حدوث تحول إلكتروني بين مدارين من مستويات طاقة مختلفة.

عندما يتم العثور عليها في بقية ، تكون الإلكترونات في مدار مداري معين ، وعندما تمتص الطاقة ، تنتقل الإلكترونات إلى مدار مداري أعلى ويذهب الجزيء إلى حالة من الإثارة.

في هذه العملية ، يتم تقديم فرق الطاقة بين المدارات ، والذي يمثل أطوال موجية ممتصة. في الواقع ، يتم تحرير الطاقة الممتصة أثناء العملية وينتقل الإلكترون من الحالة المثارة إلى شكل الراحة الأصلي.

ونتيجة لذلك ، يتم إطلاق هذه الطاقة بطرق مختلفة ، وأكثرها شيوعًا في شكل حرارة ، أو عن طريق إطلاق الطاقة من خلال نشر الإشعاع الكهرومغناطيسي.

ظاهرة التلألؤ هذه شائعة في الفسفور والإشعاع ، حيث يتم إضاءة جزيء ويكتسب طاقة كهرومغناطيسية تنتقل إلى حالة من الإثارة ؛ العودة إلى الحالة القاعدية تطلق الطاقة من خلال انبعاث الفوتونات ، أي الضوء المشع.

مصباغ

ترتبط وظيفة chromophores بـ auxocromos. يشكل auxocromo مجموعة من الذرات ، بالإضافة إلى chromophore ، تعدل الطول الموجي وكثافة الامتصاص ، مما يؤثر على الطريقة التي يمتص بها chromophore الضوء.

لا يمكن لأكسكروم وحده أن ينتج لونًا ، لكن تعلق على chromophore لديه القدرة على تكثيف لونه. في الطبيعة ، فإن الأكوكريوم الأكثر شيوعًا هي مجموعات الهيدروكسيل (-OH) ، ومجموعة الألدهيد (-CHO) ، ومجموعة أمينية (-NH2) ، ومجموعة ميثيل مركابتان (-SCH3) وهالوجينات (-F ، -Cl ، -Br ، -I).

تحتوي المجموعة الوظيفية للأوكشروم على زوج واحد أو أكثر من الإلكترونات المتاحة التي ، عند انضمامها إلى chromophore ، تعدل امتصاص طول الموجة.

عندما يتم دمج المجموعات الوظيفية مباشرة مع نظام Pi الخاص بالكروموفور ، يتم تكثيف الامتصاص نظرًا لزيادة طول الموجة الذي يلتقط الضوء.

كيف يتم تغيير اللون؟

يقدم الجزيء لونًا حسب تواتر طول الموجة الذي تمتصه أو تنبعث منه. جميع العناصر لها تردد مميز يسمى التردد الطبيعي.

عندما يكون طول الموجة ترددًا مماثلاً للتردد الطبيعي لجسم ما ، يتم امتصاصه بسهولة أكبر. في هذا الصدد ، تعرف هذه العملية باسم الرنين.

هذه ظاهرة يلتقط خلالها الجزيء إشعاع تردد مماثل لتردد حركة الإلكترونات في جزيئه.

في هذه الحالة ، يتدخل chromophore ، وهو عنصر يلتقط فرق الطاقة بين المدارات الجزيئية المختلفة الموجودة داخل الطيف الضوئي ، وبهذه الطريقة ، يكون الجزيء ملونًا لأنه يلتقط ألوانًا معينة من الضوء المرئي.

يتسبب تدخل auxocromos في تحويل التردد الطبيعي للكروموفور ، وبالتالي يتم تعديل اللون ، في كثير من الحالات يتكثف اللون.

كل auxocromo تنتج تأثيرات معينة على الكروموسومات ، وتعديل وتيرة امتصاص الأطوال الموجية من أجزاء مختلفة من الطيف.

تطبيق

نظرًا لقدرتها على نقل الألوان إلى الجزيئات ، فإن للكروموفرات تطبيقات متعددة في إنتاج الأصباغ لصناعة الأغذية والنسيج.

في الواقع ، تحتوي الأصباغ على واحد أو أكثر من مجموعات chromophore التي تحدد اللون. وبالمثل ، يجب أن تحتوي على مجموعات auxocromos تسمح بالإمكانات وتثبيت اللون على العناصر التي سيتم تلوينها.

تطور صناعة منتجات التلوين منتجات معينة في قواعد لمواصفات محددة. تم إنشاء اللانهاية من الأصباغ الصناعية الخاصة لأي مادة. مقاوم لمختلف العلاجات ، بما في ذلك التعرض المستمر لأشعة الشمس والغسيل المطول أو الظروف البيئية الضارة.

لذلك ، يلعب المصنّعون والمصنعون مزيجًا من الكروموفور والأوكسيكروم من أجل تصميم مجموعات توفر صبغة ذات كثافة ومقاومة أكبر بتكلفة منخفضة.