Выполнила: Кекало Екатерина
Минск, 2004г
Содержание:
Введение
Строение молекул и цвет
Спектры поглощения и цвет неорганических веществ
Особенности твердого состояния неорганических красителей
Цвет металлов
Атомы те же – окраска разная
Молекулы бесцветны, а вещество окрашено
Цвет полярных молекул
Связь цвета вещества с положением в периодической системе
Разноцветные ионы одного металла
Среда воздействует на цвет
Основы структурной теории цветности органических молекул
Колориметрия (наука о методах измерения и количественного выражения цвета)
Список литературы
Введение.
Знаменитые строки, принадлежащие перу великого русского поэта Сергея Есенина:
Словно я весенней гулкой ранью
Проскакал на розовом коне…
долгое время казались лишь великолепным поэтическим образом, не имеющим никакого реального основания. Всем известно, что розовых лошадей в природе не бывает. Однако на самом деле это факт, который не ускользнул от точного взгляда поэта. На рассвете, когда не само солнце, а лишь его лучи появляются над землей, "алый свет зари" окрашивает белые цвета в нежные розовые тона. Отражать от белой поверхности, "красные" лучи, преобладающие и потоке света, вызывают ощущение розового или красноватого цвета. Такова одна из особенностей восприятия нами красочного мира.
Значит, цвет зависит не только от того, как окрашено вещество, но и от того, как оно освещено. Ведь цвет у вещества мы различаем лишь в том случае, когда на него падает луч света. В темноте все кажется черным. Следовательно, чтобы разобраться в природе цвета, надо помнить свойства световых лучей.
Обстоятельства совсем другого характера убеждают нас в том, что выражение "голубая кровь" может иметь не иносказательный, а самый прямой смысл. Кровь рыб, выловленных в море, ничем не отличается по цвету от крови других крупных живых существ. Но в глубинах океана обитают существа, в теле которых действительно кровь голубого цвета. Одними из таких представителей являются голотурии. В пигменте, обеспечивающем цвет крови, вместо железа содержится ванадий. Именно его соединения придают голубую окраску жидкости, содержащейся в глоуториях. В тех глубинах, где они обитают, кислорода в воде очень мало и им приходится приспосабливаться к таким условиям. Возникают в организмах соединения, которые "работают" совершенно иначе, чем у обитателей воздушного окружения. Структура образовавшихся соединений определяет и цвет.
Садоводов и цветоводов трудно удивить необычностью окрасок цветов и листьев. Черные тюльпаны, голубые розы и самые разнообразные оттенки сирени можно видеть на всех выставках цветов. И все же листья имеют зеленый цвет (так как в них образуется хлорофилл), однако не у всех растений. Вам могут перечислить целый ряд таких, у которых листья имеют другой цвет: лиловый, фиолетовый, присный или смесь оттенков незеленого цвета. Процессы, происходящие в листьях этих растений, приводят к образованию не только зеленого хлорофилла, но и химических структур, преобладающих в них и придающих необычный цвет, казалось бы, обычным листьям. Как тут не вспомнить другие есенинские строки:
Ягненочек кудрявый – месяц
Гуляет в голубой траве…
Никого уже сейчас не удивляют краски, светящиеся в темноте, цветные кинофильмы и цветная фотография, ткани необычных расцветок. Давно ли мы перестали смотреть па цветной телевизор как на сказочное чудо? Современная наука и техника каждодневно дарят нам осуществление того или иного стремления человека к красоте, яркости и цвету. Успехи химического производства, достижения в целом ряде смежных дисциплин: биологии, физики, медицине, а также действие полупроводников и оптические процессы в лазерах невозможно понять без знания основ взаимодействия света с молекулами, результатом которого является цвет.
Цвет, так же как и практически каждое крупное явление природы, имеет особенности, относимые нами к различным областям естествознания. Подробно останавливаясь на химической сущности цвета, нельзя, однако, не вспомнить тех уроков физики, на которых рассматривались свойства светового луча, спектр и другие явления, относящиеся к проблеме цвета, уроки биологии, связанные с особенностями зрения. Ведь цвета, которые мы воспринимаем, есть результат нескольких процессов:
взаимодействия магнитных колебаний, из которых состоит световой луч, с молекулами вещества;
избирательного поглощения, обусловленного особенностями структуры молекул, обладающих цветом, тех или иных световых волн;
воздействие лучей, отраженных или прошедших через вещество, на сетчатку глаза или на оптический прибор, способный различать цвет.
Без света все кажется темным. Однако видимый свет — это лишь небольшая часть общего потока электромагнитных волн, доступная непосредственному наблюдению человеком. Цвет может возникать и в том случае, когда поток падающих на вещество электромагнитных волн не воспринимается глазом. Так, некоторые краски и ткани начинают принимать разные порой фантастические расцветки, когда на них действует ультрафиолетовое излучение. Электроны, поглощающие энергию падающих лучей, начинают отдавать ее в виде волн другого диапазона, воспринимаемых человеческим глазом.
Состояние электронов в молекуле — вот основа для объяснения цвета. Подвижность электронов, их способность переходить с одного энергетического уровня на другой, перемещаться от одного атома к другому — все это создает возможность появления цвета.
Только на электронном уровне становятся понятны принципы учения о цвете. Пользуясь ими, можно успешно рассмотреть и появление окраски у бесцветной соли при растворении в воде или других растворителях, "выгорание красителя" под действием солнечного света, действие индикаторов и цветовых определителей температуры "цветных градусников". Красители и краски не только украшают нашу жизнь, но и помогают в технике и различных отраслях народного хозяйства, защищают металлы от разрушения, делают более прочными изделия из полимеров и стекла, охраняют нас от вредных веществ, сигнализируя своей окраской об опасности заражения вредными веществами. Они находят самое разнообразное применение не только в химии, но и химической технологии. В медицине цветные реакции помогают вовремя обнаружить болезни, светящиеся красящие вещества помогают следить за приборами в полумраке кабины автомобиля, в космическом корабле и на капитанском мостике океанского лайнера, пересекающего в любую погоду безбрежный океан.
Строение молекул и цвет.
Единой теории цвета не существует. Однако можно подметить некоторые закономерности, связывающие окраску со строением молекул. Цвет связан с подвижностью электронов в молекуле вещества и с возможностью перехода электронов при поглощении энергии кванта света на еще свободные уровни.
Существуют различия принципиального характера между механизмами возникновения цвета у металлов, неорганических соединений и в органических молекулах. Хотя во всех случаях цвет возникает в результате взаимодействия квантов света с электронами в молекулах вещества, но так как состояние электронов в металлах и неметаллах, органических и неорганических соединениях различно, то и механизм появления цвета неодинаков. У металлов для цвета важна правильность кристаллической решетки и возможность электронам относительно свободно двигаться по всему куску металла. Цвет большинства неорганических веществ обусловлен электронными переходами и соответственно переносом заряда от атома одного элемента к атому другого. Основную, решающую роль играет в этом случае валентное состояние элемента, его внешняя электронная оболочка.
Далеко не все органические вещества обладают цветом. Однако у тех веществ, которые имеют окраску, в структуре молекул есть принципиальное сходство. Все они, как правило, большие молекулы, состоящие из десятков атомов. Для возникновения цвета имеют значение не электроны отдельных атомов, а состояние системы электронов, охватывающей всю молекулу целиком. Подвижность такой системы, ее способность легко изменять свое состояние под небольшим воздействием световых квантов и обусловливает избирательное поглощение определенных волн из набора, составляющего видимый свет.
Чтобы понять зависимость цветности от строения, нужно рассмотреть, в чем состоят особенности энергетического состояния электронов того или иного типа молекул.