Γιατί κάποια ένωση έχει ξεχωριστό χρώμα και άλλα όχι;
1. Ηλεκτρονικές μεταβάσεις
* Άχρωμες ενώσεις: Όταν το φως λάμπει σε μια ένωση, τα ηλεκτρόνια της μπορούν να απορροφήσουν ενέργεια και να μεταβούν σε υψηλότερα επίπεδα ενέργειας (διεγερμένες καταστάσεις). Για άχρωμες ενώσεις, η διαφορά ενέργειας μεταξύ της κατάστασης εδάφους και της διεγερμένης κατάστασης πέφτει έξω από το φάσμα ορατού φωτός. Αυτό σημαίνει ότι η ένωση απορροφά το υπεριώδες ή το υπέρυθρο φως, το οποίο δεν μπορούμε να δούμε.
* Έγχρωμες ενώσεις: Οι έγχρωμες ενώσεις έχουν ηλεκτρόνια που μπορούν να απορροφήσουν το φως στο ορατό φάσμα (μήκη κύματος μεταξύ 400-700 nm). Αυτή η απορρόφηση είναι αυτό που δίνει στην ένωση το χρώμα του. Το συγκεκριμένο χρώμα που αντιλαμβανόμαστε είναι το συμπληρωματικό χρώμα του απορροφούμενου φωτός. Για παράδειγμα, μια ουσία που απορροφά το κόκκινο φως θα εμφανιστεί πράσινη.
2. Μοριακή δομή και συγκόλληση
* Συζευγμένα συστήματα: Οι ενώσεις με εναλλασσόμενους μεμονωμένους και διπλούς δεσμούς (συζευγμένα συστήματα) συχνά έχουν αποσυνδεδεμένα ηλεκτρόνια. Αυτά τα ηλεκτρόνια μπορούν να απορροφήσουν το φως στο ορατό φάσμα, καθιστώντας τις ενώσεις χρωματισμένες. Όσο πιο εκτεταμένο είναι το συζευγμένο σύστημα, τόσο χαμηλότερη είναι η ενέργεια που απαιτείται για τις ηλεκτρονικές μεταβάσεις και όσο περισσότερο απορροφάται τα μήκη κύματος του φωτός, οδηγώντας σε κόκκινα χρώματα.
* μεταλλικά ιόντα: Πολλά ιόντα μετάλλων μετάλλων (π.χ. χαλκός, χρωμίου, σίδηρος) έχουν μερικώς γεμίσει D-πορρείς. Αυτά τα τροχιακά μπορούν να απορροφήσουν το φως στην ορατή περιοχή, με αποτέλεσμα έντονα έγχρωμες ενώσεις. Το συγκεκριμένο χρώμα εξαρτάται από το μέταλλο, την κατάσταση οξείδωσης και τα προσδέματα που το περιβάλλουν.
* χρωμοφόρα: Ειδικές ομάδες ατόμων μέσα σε ένα μόριο που είναι υπεύθυνες για την απορρόφηση του φωτός στην ορατή περιοχή ονομάζονται χρωμοφόρα. Αυτές οι ομάδες συχνά περιέχουν συζευγμένα συστήματα ή μεταλλικά ιόντα.
3. Περιβαλλοντικοί παράγοντες
* διαλύτης: Ο διαλύτης στον οποίο διαλύεται μια ένωση μπορεί να επηρεάσει το χρώμα του. Οι αλληλεπιδράσεις διαλύτη μπορούν να μετατοπίσουν τα επίπεδα ενέργειας των ηλεκτρονίων, επηρεάζοντας το μήκος κύματος του φωτός που απορροφάται.
* ph: Οι αλλαγές στο ρΗ μπορούν να μεταβάλουν τη δομή ενός μορίου, επηρεάζοντας την ικανότητά του να απορροφά το φως. Για παράδειγμα, πολλοί δείκτες αλλάζουν το χρώμα ανάλογα με την οξύτητα ή την αλκαλικότητα του περιβάλλοντος τους.
Παραδείγματα:
* Άχρωμη: Νερό (H2O), μεθάνιο (CH4), επιτραπέζιο αλάτι (NaCl)
* Έγχρωμο: Το θειικό χαλκό (CUSO4) είναι μπλε, η χλωροφύλλη σε φυτά είναι πράσινο, το βήτα-καροτίνη στα καρότα είναι πορτοκαλί και το υπερμαγγανικό κάλιο (KMNO4) είναι μοβ.
Συνοπτικά:
Το χρώμα μιας ένωσης προσδιορίζεται από την ικανότητά της να απορροφά το φως στο ορατό φάσμα. Αυτή η ικανότητα επηρεάζεται από τις ηλεκτρονικές μεταβάσεις στο μόριο, τη συγκεκριμένη μοριακή δομή και τη συγκόλληση και τους περιβαλλοντικούς παράγοντες. Οι άχρωμες ενώσεις δεν έχουν τις απαραίτητες ηλεκτρονικές μεταβάσεις ή τις έχουν εκτός του ορατού εύρους.
