Barva chemikálií - Color of chemicals
The barva chemikálií je fyzické vlastnosti chemikálií, které ve většině případů pochází z excitace elektronů v důsledku absorpce energie prováděné chemickou látkou. To, co vidí oko, není absorbovaná barva, ale doplňková barva od odstranění absorbovaného vlnové délky. Tato spektrální perspektiva byla poprvé zaznamenána v atomová spektroskopie.
Studium chemické struktury pomocí absorpce a uvolňování energie se obecně označuje jako spektroskopie.
Teorie
Všechny atomy a molekuly jsou schopné absorbovat a uvolňovat energii ve formě fotony, doprovázené změnou kvantového stavu. Množství absorbované nebo uvolněné energie je rozdíl mezi energiemi dvou kvantových stavů. Existují různé typy kvantového stavu, včetně například rotačních a vibračních stavů molekuly. Uvolňování energie viditelné lidským okem, běžně označované jako viditelné světlo, však překlenuje vlnové délky přibližně 380 nm až 760 nm, v závislosti na jednotlivci, a fotony v tomto rozsahu obvykle doprovázejí změnu atomový nebo molekulární orbitální kvantový stav. Vnímání světla se řídí třemi typy barva receptory v oku, které jsou citlivé na různé rozsahy vlnových délek v tomto pásmu.
Vztah mezi energií a vlnovou délkou je dán vztahem Planck-Einsteinův vztah:
kde E je energie kvantová (foton ), F je frekvence světelné vlny, h je Planckova konstanta, λ je vlnová délka a C je rychlost světla.
Vztahy mezi energiemi různých kvantových stavů jsou zpracovány pomocí atomová oběžná dráha, molekulární orbitální, Teorie ligandů pole a Teorie krystalového pole. Pokud jsou fotony určité vlnové délky absorbovány hmotou, pak když pozorujeme světlo odražené od nebo procházející skrz tuto hmotu, to, co vidíme, je doplňková barva, který se skládá ze zbývajících zbývajících viditelných vlnových délek. Například, beta-karoten má maximální absorpci při 454 nm (modré světlo), v důsledku toho se zbývající viditelné světlo jeví oranžové.
Barvy podle vlnové délky
Níže je uvedena hrubá tabulka vlnových délek, barev a doplňkových barev. To využívá vědecké CMY a RGB barevné kolečka spíše než tradiční RYB barevné kolo.[1]
Vlnová délka (nm) | Barva | Komplementární barva | ||
---|---|---|---|---|
400–424 | fialový | Žlutá | ||
424–491 | Modrý | oranžový | ||
491–570 | Zelená | Červené | ||
570–585 | Žlutá | fialový | ||
585–647 | oranžový | Modrý | ||
647–700 | Červené | Zelená |
To lze použít pouze jako velmi hrubé vodítko, například pokud je absorbován úzký rozsah vlnových délek v pásmu 647-700, pak budou modré a zelené receptory plně stimulovány, čímž se stane azurová a červený receptor bude částečně stimulován , ředění azurové do šedavě zabarveného odstínu.
Podle kategorie
Drtivá většina jednoduchých anorganických látek (např. chlorid sodný ) a organické sloučeniny (např. ethanol) jsou bezbarvé. Přechodný kov sloučeniny jsou často zabarveny kvůli přechodům elektronů mezi nimi d-orbitaly různé energie. (vidět Přechodný kov # Barevné sloučeniny ). Organické sloučeniny mají tendenci být zabarveny, pokud jsou rozsáhlé časování, způsobující energetickou mezeru mezi HOMO a LUMO snížit, čímž se absorpční pás z UV do viditelné oblasti. Podobně je barva způsobena energií absorbovanou sloučeninou, když elektron přechází z HOMO do LUMO. Lykopen je klasickým příkladem sloučeniny s rozsáhlou konjugací (11 konjugovaných dvojných vazeb), která vede k intenzivní červené barvě (lykopen je zodpovědný za barvu rajčata ). Komplexy přenosu náboje mívají z různých důvodů velmi intenzivní barvy.
Příklady
název | Vzorec | Barva | |
---|---|---|---|
Kovy alkalických zemin | M2+ | Bezbarvý | |
Scandium (III) | Sc3+ | Bezbarvý | |
Titan (III) | Ti3+ | fialový | |
Titan (IV) | Ti4+ | Bezbarvý | |
Titanyl | TiO2+ | Bezbarvý | |
Vanad (II) | PROTI2+ | Levandule | |
Vanad (III) | PROTI3+ | Tmavě šedozelená | |
Vanadyl (IV) | VO2+ | Modrý | |
Vanad (IV) (vanadit ) | PROTI 4Ó2− 9 | Hnědý | |
Vanad (V) (pervanadyl ) | VO+ 2 | Žlutá | |
Metavanadát | VO− 3 | Bezbarvý | |
Orthovanadate | VO3− 4 | Bezbarvý | |
Chrom (II) | Cr2+ | Zářivě modrá | |
Chrom (III) | Cr3+ | Modro-zeleno-šedá | |
Síran chromitý | CrSO4+ | Tmavozelený | |
Hydroxid chromitý | Cr (OH)63− | nažloutlý | |
Monochromát | CrO2− 4 | Žlutá | |
Dichromát | Cr 2Ó2− 7 | oranžový | |
Mangan (II) | Mn2+ | Světle růžová | |
Mangan (III) | Mn3+ | Karmínový | |
Manganičitan (V) | MnO3− 4 | Tmavě modrá | |
Manganát (VI) | MnO2− 4 | Tmavozelený | |
Manganát (VII) (manganistan ) | MnO− 4 | Tmavě fialová | |
Síran železnatý | Fe2+ | Velmi světle zelená | |
Oxid-hydroxid železitý | FeO (OH) | Tmavě hnědá | |
Železo (III) tetrachlor komplex | FeCl− 4 | Žlutá / hnědá | |
Cobalt (II) fluorid | Spol2+ | Růžový | |
Kobalt (III) aminový komplex | Co (NH 3)3+ 6 | Žlutá / oranžová | |
Nikl (II) | Ni2+ | Světle zelená | |
Komplex aminu s niklem (II) | Ni (NH 3)2+ 6 | Levandule / modrá | |
Komplex mědi (I) aminu | Cu (NH 3)+ 2 | Bezbarvý | |
Měď (II) | Cu2+ | Modrý | |
Komplex aminu s mědí | Cu (NH 3)2+ 4 | Indigově modrá | |
Komplex mědi (II) tetrachlor | CuCl2− 4 | Zelená | |
Zinek (II) | Zn2+ | Bezbarvý | |
Stříbro (I) | Ag+ | Bezbarvý | |
Stříbro (III) v konc. HNO3 | Ag3+ | Tmavě hnědá |
Je však důležité si uvědomit, že elementární barvy se budou lišit v závislosti na tom, s čím jsou komplexovány, často i na jejich chemickém stavu. Příklad s vanadem (III); VCl3 má výrazný načervenalý odstín, zatímco V2Ó3 vypadá černě.
Solí
Predikce barvy sloučeniny může být extrémně komplikovaná. Některé příklady zahrnují:
- Chlorid kobaltnatý je růžový nebo modrý v závislosti na stavu hydratace (modrý suchý, růžový s vodou), proto se používá jako indikátor vlhkosti v silikagelu.
- Oxid zinečnatý je bílý, ale při vyšších teplotách zežloutne a po ochlazení se vrací do bílé.
název | Vzorec odpovídajících solí | Barva | Obrázek |
---|---|---|---|
Hydroxid chromitý | Cr (OH)3 | Zelená | |
Síran měďnatý (bezvodý) | CuSO4 | Bílý | ![]() |
Síran měďnatý pentahydrát | CuSO4· 5H2Ó | Modrý | ![]() |
Měď (II) benzoát | Cu (C.7H5Ó2)2 | Modrý | ![]() |
Chlorid kobaltnatý | CoCl2 | Tmavě modrá | ![]() |
Chlorid kobaltnatý hexahydrát | CoCl2· 6H2Ó | Tmavě purpurová | ![]() |
Chlorid manganatý tetrahydrát | MnCl2· 4H2Ó | Růžový | ![]() |
Chlorid měďnatý dihydrát | CuCl2· 2H2Ó | Modrá zelená | ![]() |
Chlorid nikelnatý hexahydrát | NiCl2· 6H2Ó | Zelená | ![]() |
Jodid olovnatý | PbI2 | Žlutá |
Ionty v plameni
název | Vzorec | Barva | |
---|---|---|---|
Lithium | Li | Červené | |
Sodík | Na | Žlutá / oranžová | |
Hořčík | Mg | Brilantně bílá | |
Draslík | K. | Šeřík / fialová | |
Vápník | Ca. | Cihlová červená | |
Rubidium | Rb | Růžová / červená | |
Stroncium | Sr | Červené | |
Cesium | Čs | Světle modrá | |
Baryum | Ba | Zelená žlutá | |
Měď | Cu | Modrá / Zelená (často s bílými záblesky) | |
Vést | Pb | Šedá / bílá |
Plyny
název | Vzorec | Barva | |
---|---|---|---|
Vodík | H2 | bezbarvý | |
Kyslík | Ó2 | bezbarvý | |
Ozón | Ó3 | velmi bledě modrá | |
Fluor | F2 | velmi světle žlutá / hnědá | |
Chlór | Cl2 | zelenavě žlutá | |
Bróm | Br2 | červená / hnědá | |
Jód | Já2 | tmavě fialová | |
Chlordioxid | ClO2 | intenzivní žlutá | |
Oxid dichlornatý | Cl2Ó | hnědá / žlutá | |
Oxid dusičitý | NE2 | tmavě hnědá | |
Trifluoronitrosomethan | CF3NE | tmavě modrá | |
Diazomethan | CH2N2 | žlutá |
Korálkové testy
Různé barvy, často podobné barvám zjištěným při zkoušce plamenem, se vyrábějí zkouškou s kuličkami, což je kvalitativní zkouška pro stanovení kovů. A platinová smyčka je navlhčen a máčen v jemném prášku dané látky a borax. Smyčka s přilepenými prášky se poté zahřívá na plameni, dokud se nerozpojí a nezjistí se barva výsledné kuličky.
Kov[3] | Oxidující plamen | Snižování plamene |
---|---|---|
Hliník | bezbarvý (horký i studený), neprůhledný | bezbarvý, neprůhledný |
Antimon | bezbarvý, žlutý nebo hnědý (horký) | šedá a neprůhledná |
Baryum | bezbarvý | |
Vizmut | bezbarvý, žlutý nebo nahnědlý (horký) | šedá a neprůhledná |
Kadmium | bezbarvý | šedá a neprůhledná |
Vápník | bezbarvý | |
Cer | červená (horká) | bezbarvý (horký i studený) |
Chrom | Tmavě žlutá (horká), zelená (studená) | zelená (teplá a studená) |
Kobalt | modrá (teplá a studená) | modrá (teplá a studená) |
Měď | zelená (horká), modrá (studená) | červená, neprůhledná (studená), bezbarvá (horká) |
Zlato | zlatá (horká), stříbrná (studená) | červená (teplá a studená) |
Žehlička | žlutá nebo hnědočervená (teplá a studená) | zelená (teplá a studená) |
Vést | bezbarvý, žlutý nebo nahnědlý (horký) | šedá a neprůhledná |
Hořčík | bezbarvý | |
Mangan | fialová (teplá a studená) | bezbarvý (horký i studený) |
Molybden | bezbarvý | žlutá nebo hnědá (horká) |
Nikl | hnědá, červená (studená) | šedá a neprůhledná (studená) |
Křemík | bezbarvý (horký i studený), neprůhledný | bezbarvý, neprůhledný |
stříbrný | bezbarvý | šedá a neprůhledná |
Stroncium | bezbarvý | |
Cín | bezbarvý (horký i studený), neprůhledný | bezbarvý, neprůhledný |
Titan | bezbarvý | žlutá (horká), fialová (studená) |
Wolfram | bezbarvý | hnědý |
Uran | Žlutá nebo nahnědlá (horká) | zelená |
Vanadium | bezbarvý | zelená |
Reference
- ^ http://www.sapdesignguild.org/resources/glossary_color/index1.html
- ^ Zkoušky plamenem na chemguide.co.uk
- ^ CRC Handbook of Chemistry and Physics. CRC Press. 1985. ISBN 0-8493-0466-0.