染料的颜色与结构的关系

第 1 章染料的颜色与结构及功能染料简介学习目标 :①以量子概念，，分子激发理论阐述染料对光的选择吸收的原因。

②掌握染料颜色与染料分子结构的关系以及外界因素的影响。

③理解功能染料的概念，并熟悉荧光染料、夜光染料及变色染料的颜色产生机理。

④了解荧光染料、夜光染料及变色染料在纺织染整方面的应用，思考染料发展方向。

导言：早在 19 世纪 60 年代 W.H.Perkin 发明合成染料以后，人们对染料的颜色和结构的关系进行了深入的研究，并提出了各种理论。

量子力学的发展使人们对物质的结构的认识有了一个新的突破，此后人们开始从量子力学的角度来对染料的颜色和结构的关系进行研究。

在早期的颜色理论中，发色团及助色团理论的影响很大。

染料的颜色除了与染料本身结构有关外，还受到外界条件的影响。

随着科技的发展，功能染料在当今的社会发展中起到了越来越重要的作用。

荧光染料、夜光染料及变色染料在纺织染整方面的应用也得到很重要的发展。

1.1 光与色颜色是光线刺激了眼睛而在大脑中反映出来的一种主观感受。

它需要考虑到物理学和生理学两方面的因素。

光具有波粒二象性。

很早以前，麦克斯韦就提出了光具有电磁波的特性。

它由相互垂直的电场和磁场组成，其振幅以波动方式分别随时间和距离而变化。

1905 年，普朗克和爱因斯坦建立了一种与电磁辐射模型显然不同的微粒子理论。

这种理论把光看成是一束不连续的能量微粒或光子流，但它按麦克斯韦波动理论的波阵面速度传播。

现在我们知道，光既是一种波又是一种微粒，它具有波粒二象性。

光是一种电磁波，波长不同的光会使光的性质不同，从而引起不同的色觉。

波长为400nm-800nm的光按适当比例的混合后，照射到眼睛的视网膜上呈现的是白色。

使一束这样的混合光通过一个适当的棱镜或光栅，我们会看到连续的有色光谱，其色调主要以此为红、橙、黄、绿、蓝和紫。

这些有色光的波长从红到紫以依次递减。

因此，低能量的光子产生红色的感觉，高能量的光子产生紫色的感觉。

刚果红染料的原理
刚果红染料是一种常用的染料，具有鲜艳的红色。

它是由刚果红染料分子组成的，这些染料分子具有特定的结构和成分。

刚果红染料的原理主要涉及以下几个方面：
1. 分子结构：刚果红染料是一类大分子化合物，其化学结构中含有多个芳香环和杂环结构，其中一个重要的成分是刚果红A。

这些结构与刚果红染料的颜色有关。

2. 吸收光谱：刚果红染料能够吸收可见光范围内的光线，主要吸收绿色和蓝色光波。

在吸收光谱中，刚果红染料分子能够吸收特定波长的光，使得其他波长的光能够被反射或透过，从而呈现红色。

这种吸收光谱特性是刚果红染料呈现红色的主要原因。

3. 共轭体系：刚果红染料分子内的芳香环和杂环结构形成了共轭体系。

共轭体系的存在使得刚果红染料能够吸收和释放电子的能量，并在分子内部进行共振结构变化。

这种共轭体系的运动使得刚果红染料能够对吸收的光能进行有效的转换和排放，从而呈现出鲜艳的红色。

4. 反射与透射：当光线照射到刚果红染料时，一部分光线会被染料分子所吸收，其中的能量会激发染料分子进入激发态。

激发态的染料分子会重新释放能量，其
中一部分通过发光的方式逃逸出来，另一部分则通过非辐射跃迁的方式回到基态。

这些逃逸出来的光线具有红色的波长，形成了刚果红染料显现红色的原因。

总结起来，刚果红染料能呈现红色的主要原理是它具有特定的分子结构和化学成分，能够吸收绿色和蓝色光波，通过共轭体系的共振结构变化将吸收的光能有效转换并发射出来，从而呈现出鲜艳的红色。

这些原理使得刚果红染料成为了一种常用的红色染料。

有机着色化合物
有机着色化合物通常指的是有机颜料，它们是一种不溶性的有机物，用于为各种底物提供颜色。

以下是一些关于有机着色化合物的详细信息：
1. 化学结构：有机颜料与染料在化学结构上可能是一致的，但它们的使用方法不同。

某些还原染料和硫化还原染料可以通过还原成隐色体作为纤维染料使用，而不经还原则可以作为颜料使用。

2. 应用领域：有机颜料广泛应用于油墨、油漆、涂料、合成纤维的原浆着色，以及织物的涂料印花、塑料、橡胶和皮革的着色等。

其中，油墨制造业是有机颜料使用量最大的领域。

3. 物理性质：有机颜料是不溶于水或一般有机溶剂的有色化合物。

它们通过与高分子化合物结合，黏附在纤维或基质上实现着色效果。

4. 分子结构：有机化合物中π轨道和n轨道的数量越多，化合物呈现颜色的可能性就越大。

共轭双键的存在会导致吸收光谱发生红移，因此许多染料化合物含有苯环结构或大量共轭双键。

5. 分类：有机颜料可以根据化学结构进行分类，包括偶氮颜料、酞菁颜料、蒽醌、靛族、喹吖啶酮、二恶嗪等。

6. 特性：作为颜料使用的有机化合物需要具备一系列的特性，如耐日晒、耐水浸、耐酸碱、耐热以及在应用介质中的易分散性等。

综上所述，有机着色化合物即有机颜料，它们是一类具有特定化学结构和物理性质的有机化合物，广泛应用于各种着色领域。

染整复习题N1、影响上染百分率的因素有哪些？染料浓度浴温度pH时间其他添加剂2、影响染料颜色的结构因素有哪些？它们是怎样影响的？染料结构中共轭双键的数量，连接到共轭体系的基团的极性，以及染料络合物的形成及染料的离子化等，均含影响染料的颜色。

①、共轭双键数目的影响染料结构中的共轭双键越多，共轭体系越长，染料吸收的光能越低，染料吸收的光波长越长，染料的颜色越深。

随着偶氮染料数量的增加，共轭体系增长，染料颜色变深。

在染料的分子结构中，由于某些基团之间的势能，共轭体系的共面性受到影响，电子跃迁能增加，吸收光波的波长减小，染料的颜色变浅，如间隔基。

②、共轭体系上的极性基团的影响。

在染料分子的共轭体系中，当极性基团连接时，染料分子的偏振效应一般会增强，共轭体系中π电子的共轭度会提高，从而使电子的跃迁能降低，吸收光的波长会变大，染料的颜色会更深③、染料在介质的影响下发生离子化，产生的电荷若加强了染料分子的极化效应，则电子的跃迁能降低，吸收光波的波长变大，染料的颜色变深。

④ 染料与金属络合后，颜色通常会越来越深。

3.酸性染料分为哪些种类，并说明其染色性能特点？可分为强酸、弱酸和中性浴染色：强酸性：匀染性好，分子结构简单，对羊毛亲和力较低，湿牢度较差。

弱酸性：结构稍微复杂，对羊毛亲和力较高，湿牢度较好，匀染性较差。

中性：分子结构更复杂，对羊毛亲和力更高，湿牢度好，匀染性差。

分散染料染色涤纶纤维的常用方法有高温高压染色和热熔染色。

4.举例说明染料和纤维之间的作用力类型范德华力，染料分子的他子量越大，共轭系统大，则其对纤维的这种作用力就越大，如直接染料。

氢键，任何染料在纤维之间都有大小氢键，如还原染料。

离子键，如强酸染料，染色蛋白质纤维。

共价键，如活性染料和纤维之间的共价键。

配位键，如酸性含媒染料与蛋白质纤维间。

5.用阴离子染料染色纤维素纤维时，在染色溶液中加入硫酸钠或食盐等中性盐会产生什么影响，为什么？答：无机的中性盐类如食盐、元明粉等，在水中发生电离，无机的阳离子体质小，因此在水溶液中活泼性大，容易吸附在纤维分子周围从而降低纤维分子表面的阴电荷，相对地增加了染料阴离子与纤维素分子间的吸附量，达到促染的效果，故食盐与硫酸钠起促染剂的作用。

染料的变色和着色原理
染料的变色原理是与其分子结构有关。

染料由一种或几种分子组成，其分子内部存在着各种不同的化学键，包括单键、双键、三键等。

这些化学键具有不同的能量状态，不同的波长的光与它们相互作用时会被吸收或反射。

因此，染料的颜色是由其分子结构和化学键的能量状态决定的。

着色原理是指染料能够将颜色转移到物质表面的过程。

染料分子在液态中可以与物质表面发生吸附，然后形成染色分子和物质表面的物理化学结合，从而形成着色效果。

这里的吸附是由于染料分子与物质表面之间的化学相互作用引起的。

综上所述，染料的变色和着色原理是一种基于分子结构和化学键的能量状态，通过染料分子与物质表面间的化学相互作用达成的染色效果。

染料发射荧光光谱颜色
染料发射荧光光谱的颜色取决于染料分子的结构和化学成分。

一般来说，染料分子在受激发后会发射特定波长的荧光，这种荧光
的颜色通常与激发波长不同。

染料的发射光谱颜色可以从紫外到可
见光甚至红外波段，因此染料的荧光颜色可以是蓝色、绿色、黄色、橙色、红色等各种颜色。

这些颜色的发射光谱可以用光谱仪进行测
量和分析，以确定染料的荧光特性。

从化学结构角度来看，染料分子的共轭结构、取代基团、芳香
环的数量等因素都会影响染料的荧光颜色。

不同的染料分子结构会
导致不同的电子能级结构，从而产生不同颜色的荧光。

另外，染料的荧光颜色也受溶剂环境的影响。

在不同的溶剂中，染料的分子结构可能会发生微小的变化，导致荧光颜色的改变。

这
种现象被称为“溶剂效应”。

总的来说，染料发射荧光光谱的颜色是由染料分子的结构和化
学成分决定的，同时也受到溶剂环境的影响。

通过对染料的荧光光
谱进行分析，可以深入了解染料的荧光特性和应用潜力。

初中化学物质的颜色与吸收光谱的解读化学中，颜色是一种我们经常接触到的性质，而光谱则是解读颜色的一种重要方法。

本文将通过对初中化学中物质颜色和吸收光谱的解读，带领读者更深入地了解这两者之间的关系。

一、颜色与物质结构之间的关系在我们的日常生活中，物质的颜色各不相同。

这是由于物质的结构和分子所决定的。

物质中的分子启发了光子的运动，不同颜色的物质吸收和发射不同波长的光。

颜色是由于物质选择性地吸收某些波长的光，而对其他波长的光进行反射或散射所致。

例如，我们熟知的叶绿素便是植物体内的一种重要色素。

叶绿素的分子结构中含有镁离子，并且由若干种构型的卟啉环共同构建而成。

这些结构使得叶绿素分子能够吸收蓝色和红色的光，而反射绿色的光，从而呈现出我们所熟悉的绿色。

在晶体中，颜色的改变可以通过添加掺杂剂来实现。

掺杂剂是引入晶体中不属于晶体原子的外来离子。

这种掺杂可以改变晶体的能带结构，从而导致物质的颜色发生变化。

例如，将氧化镁晶体中的镁离子部分替换为镍离子，就可以得到具有深绿色的镍铁氧体，这种物质常用于制造磁铁。

二、吸收光谱与物质颜色之间的关系吸收光谱是研究物质吸收特性的重要方法。

通过吸收光谱，我们可以了解物质对于不同波长光的吸收情况。

具体来说，我们可以利用分光光度计来测量物质溶液或固体吸收光谱，并由此推断出物质的颜色。

吸收光谱通常呈现为一个或多个峰值。

吸收峰的位置和强度可以帮助我们判断物质颜色的主要来源。

例如，氯化钴溶液呈现出粉红色，其吸收光谱表明，它主要吸收绿光，而反射红光和蓝光。

另外，吸收光谱也可以帮助我们了解物质的浓度。

根据比尔定律，吸收光谱的强度与物质的浓度呈线性关系。

因此，通过对吸收光谱的测量，我们可以推断出物质的相对浓度。

三、颜色和吸收光谱的应用知道了颜色和吸收光谱的关系，我们就能够应用这些知识解决实际问题。

以下是几个例子：1. 食品与染料：食品中的染料常常被用来增添色彩，使其更加吸引人。

通过调整染料的浓度和种类，我们可以改变食品的颜色。