De cromofori sunt elementele atomului unei molecule responsabile pentru culoarea. În această privință, sunt purtători ai diferiților electroni care, odată stimulați de energia luminii vizibile, reflectă gama de culori.
La nivel chimic, cromoforul este responsabil pentru stabilirea tranziției electronice a benzii spectrului de absorbție a unei substanțe. În biochimie, aceștia sunt responsabili de absorbția energiei ușoare implicate în reacțiile fotochimice.
Colorează Fundalul Culoare de fundal
Culoarea percepută prin ochiul uman corespunde lungimilor de undă neabsorbite. În acest fel, culoarea este o consecință a radiațiilor electromagnetice transmise.
În acest context, cromoforul reprezintă partea moleculei responsabilă de absorbția lungimilor de undă în domeniul vizibil. Ceea ce influențează lungimea de undă reflectată și deci culoarea elementului.
Absorbția radiațiilor UV se realizează pe baza lungimii de undă primite prin variația nivelului de energie al electronilor și starea de recepție: excitată sau bazală. Într-adevăr, molecula capătă o anumită culoare atunci când captează sau transmite anumite lungimi de undă vizibile.
Grupuri cromofore
Cromoforii sunt organizați în grupuri funcționale responsabile de absorbția luminii vizibile. Cromoforii sunt constituiți în mod normal din legături duble și triple carbon-carbon (-C = C-): cum ar fi grupa carbonil, grupa tiocarbonil, grupa etilenă (-C = C-), grupa imino (C = N), grupa nitro, grupa nitroso (-N = O), grupa azo (-N = N-), grupa diazo (N = N), grupa azoxi (N = NO), grupa azometină, grupa disulfură (-S = S-) și inele aromatice, cum ar fi paraquinona și ortochinona.
Cele mai frecvente grupe de cromofori sunt:
- Cromofori etilenici: Ar- (CH = CH) n -Ar; (N≥4)
- Cromoforii azoici: -RN = NR
- Cromoforii aromatici:
- Derivați ai trifenilmetanului:
- Derivați de antrachinonă
- ftalocianine
- Derivați hetero-aromatici
Grupurile de cromofori prezintă electroni rezonând la o anumită frecvență, care captează sau radiază continuu lumina. Odată atașat la un inel benzen, naftalen sau antracen, acestea sporesc absorbția radiațiilor.
Totuși, aceste substanțe necesită încorporarea moleculelor grupărilor auxocromice, pentru a consolida colorația, fixarea și intensificarea rolului cromoforilor.
Mecanism și funcție
La nivel atomic, radiația electromagnetică este absorbită când are loc o transformare electronică între două orbitale de niveluri de energie diferite.
Când se află în repaus, electronii sunt într-un anumit orbital, când absorb energie, electronii trec la un orbital mai înalt, iar molecula trece într-o stare excitată.
În acest proces există un diferențial de energie între orbitali, care reprezintă lungimile de undă absorbite. De fapt, energia absorbită în timpul procesului este eliberată și electronul trece de la excitat la forma sa inițială în repaus.
În consecință, această energie este eliberată în diverse moduri, cea mai frecventă fiind sub formă de căldură sau prin eliberarea de energie prin difuzarea radiațiilor electromagnetice.
Acest fenomen de luminiscență este frecvent în fosforescență și fluorescență, unde o moleculă se aprinde și capătă energie electromagnetică, intrând într-o stare excitată; La revenirea la o stare bazală, energia este eliberată prin emisia de fotoni, adică prin radiație de lumină.
Auxochromes
Funcția cromoforilor este legată de auxiliare. Un auxochrome constituie un grup de atomi care, cuplat cu un cromofor, modifică lungimea de undă și intensitatea absorbției, influențând modul în care respectivul cromofor absoarbe lumina.
Singurul auxiliar nu poate produce culoare, dar atașat la un cromofor are capacitatea de a-și intensifica culoarea. În natură, cele mai frecvente auxiliare sunt grupările hidroxil (-OH), grupa aldehidă (-CHO), grupa amino (-NH2), grupa metil mercaptan (-SCH3) și halogenii (-F, -Cl, -Br, -I).
Grupul funcțional de auxocromuri are una sau mai multe perechi de electroni disponibili care, atunci când sunt atașați la un cromofor, modifică absorbția lungimii de undă.
Când grupurile funcționale sunt conjugate direct cu sistemul Pi al cromoforului, absorbția este intensificată pe măsură ce lungimea de undă care captează lumina crește.
Cum se schimbă culoarea?
O moleculă are o culoare în funcție de frecvența lungimii de undă absorbite sau emise. Toate elementele au o frecvență caracteristică numită frecvență naturală.
Când lungimea de undă are o frecvență similară cu frecvența naturală a unui obiect, aceasta este mai ușor absorbită. În acest sens, acest proces este cunoscut sub numele de rezonanță.
Acesta este un fenomen prin care o moleculă captează radiații de o frecvență similară cu frecvența mișcării electronilor în propria moleculă.
În acest caz, intervine cromoforul, un element care surprinde diferențialul de energie dintre diferitele orbite moleculare care se află în spectrul luminii, într-un astfel de mod, molecula este colorată deoarece captează anumite culori de lumină vizibilă.
Intervenția auxochromelor determină transformarea frecvenței naturale a cromoforului, deci culoarea este modificată, în multe cazuri culoarea este intensificată.
Fiecare auxocrom produce anumite efecte asupra cromoforilor, modificând frecvența absorbției lungimilor de undă din diferite părți ale spectrului.
cerere
Datorită capacității lor de a da culoare moleculelor, cromoforii au diverse aplicații în producția de coloranți pentru industria alimentară și textilă.
Într-adevăr, coloranții au una sau mai multe grupe cromoforice care determină culoarea. De asemenea, trebuie să aibă grupuri auxocromice care să permită potențialul și să fixeze culoarea pe elementele care urmează să fie colorate.
Industria de fabricație a produselor de colorat dezvoltă produse speciale pe baza specificațiilor specifice. Pentru orice materie au fost create o infinitate de coloranți speciali speciali. Rezistent la diverse tratamente, inclusiv expunere continuă la lumina soarelui și spălare prelungită sau condiții dure de mediu.
Astfel, producătorii și industriașii se joacă cu combinația de cromofori și auxiliare pentru a proiecta combinații care să ofere un colorant de intensitate și rezistență mai mare la costuri reduse.
Referințe
- Chromophore (2017) Compendiu IUPAC de terminologie chimică - Cartea de aur. Recuperat la: goldbook.iupac.org
- Santiago V. Luis Lafuente, María Isabel Burguete Azcárate, Belén Altava Benito (1997) Introducere în chimia organică. Universitat Jaume IDL ed. IV. Titlu. Seria V. 547. ISBN 84-8021-160-1
- Sanz Tejedor Ascensión (2015) Industria coloranților și a pigmenților. Chimie organică industrială. Școala de Inginerie Industrială din Valladolid Recuperat la adresa: eii.uva.es
- Shapley Patricia (2012) Lumina de absorbție cu molecule organice. Chimie 104 Index. Universitatea din Illinois. Recuperat la: chem.uiuc.edu
- Peñafiel Sandra (2011) Influența înmuierii cu baze de acizi grași în schimbarea nuanței în țesături de bumbac 100% vopsite cu coloranți reactivi cu reactivitate scăzută. Depozitul digital Universitatea Tehnică de Nord. (Teza).
- Reusch William (2013) Vizibil și UltravioletSpectroscopie. Organizația Internațională IOCD pentru Științele Chimice în Dezvoltare. Recuperat la: chimie.msu.edu