Die Chromophore sind die Elemente des Atoms, ein Molekül, das für die Farbe verantwortlich ist. In dieser Hinsicht sind sie Träger verschiedener Elektronen, die, sobald sie durch die Energie des sichtbaren Lichts stimuliert werden, den Farbbereich reflektieren.
Auf chemischer Ebene ist das Chromophor dafür verantwortlich, den elektronischen Übergang der Bande des Absorptionsspektrums einer Substanz herzustellen. In der Biochemie sind sie für die Absorption von Lichtenergie verantwortlich, die an photochemischen Reaktionen beteiligt ist.
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Die durch das menschliche Auge wahrgenommene Farbe entspricht den nicht absorbierten Wellenlängen. Auf diese Weise ist Farbe eine Folge der übertragenen elektromagnetischen Strahlung.
In diesem Zusammenhang stellt das Chromophor den Teil des Moleküls dar, der für die Absorption von Wellenlängen im sichtbaren Bereich verantwortlich ist. Was beeinflusst die reflektierte Wellenlänge und damit die Farbe des Elements?
Die Absorption von UV-Strahlung erfolgt basierend auf der Wellenlänge, die durch die Variation des Energieniveaus der Elektronen und des Empfangszustands empfangen wird: angeregt oder basal. In der Tat erhält das Molekül eine bestimmte Farbe, wenn es bestimmte sichtbare Wellenlängen einfängt oder überträgt.
Chromophorgruppen
Chromophore sind in funktionelle Gruppen unterteilt, die für die Absorption von sichtbarem Licht verantwortlich sind. Chromophore bestehen normalerweise aus Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppel- und Dreifachbindungen (-C = C-): wie Carbonylgruppe, Thiocarbonylgruppe, Ethylengruppe (-C = C-), Iminogruppe (C = N), Nitrogruppe, Nitrosogruppe (-N = O), Azogruppe (-N = N-), Diazogruppe (N = N), Azoxygruppe (N = NO), Azomethingruppe, Disulfidgruppe (-S = S-) und die aromatische Ringe wie Parachinon und Orthochinon.
Die häufigsten Chromophorgruppen sind:
- Ethylenchromophore: Ar- (CH = CH) n-Ar; (n ≥ 4)
- Azochromophore: -RN = NR
- Aromatische Chromophore:
- Derivate von Triphenylmethan:
- Derivate von Anthrachinon
- Phthalocyanine
- Heteroaromatische Derivate
Chromophorgruppen präsentieren Elektronen, die bei einer bestimmten Frequenz in Resonanz sind und kontinuierlich Licht einfangen oder ausstrahlen. Sobald sie an einen Benzol-, Naphthalin- oder Anthracenring gebunden sind, verbessern sie die Aufnahme von Strahlung.
Diese Substanzen erfordern jedoch den Einbau von Molekülen auxochromer Gruppen, um die Färbung zu verstärken, die Rolle von Chromophoren zu fixieren und zu intensivieren.
Mechanismus und Funktion
Auf atomarer Ebene wird elektromagnetische Strahlung absorbiert, wenn eine elektronische Transformation zwischen zwei Orbitalen unterschiedlicher Energieniveaus stattfindet.
In Ruhe befinden sich die Elektronen in einem bestimmten Orbital, wenn sie Energie absorbieren, gehen die Elektronen in ein höheres Orbital und das Molekül in einen angeregten Zustand.
Bei diesem Prozess gibt es eine Energiedifferenz zwischen den Orbitalen, die die absorbierten Wellenlängen darstellt. Tatsächlich wird die während des Prozesses absorbierte Energie freigesetzt und das Elektron geht in Ruhe von angeregt in seine ursprüngliche Form über.
Infolgedessen wird diese Energie auf verschiedene Weise freigesetzt, am häufigsten in Form von Wärme oder durch Freisetzung von Energie durch Diffusion elektromagnetischer Strahlung.
Dieses Lumineszenzphänomen tritt häufig bei Phosphoreszenz und Fluoreszenz auf, bei denen ein Molekül aufleuchtet und elektromagnetische Energie aufnimmt und in einen angeregten Zustand übergeht. Beim Zurückkehren in einen Grundzustand wird Energie durch die Emission von Photonen freigesetzt, dh durch Strahlung.
Auxochrome
Die Funktion von Chromophoren ist mit Auxochromen verbunden. Ein Auxochrom stellt eine Gruppe von Atomen dar, die zusammen mit einem Chromophor die Wellenlänge und Intensität der Absorption modifizieren und die Art und Weise beeinflussen, in der das Chromophor Licht absorbiert.
Ein Auxochrom allein kann keine Farbe erzeugen, aber an ein Chromophor gebunden, kann es seine Farbe intensivieren. In der Natur sind die häufigsten Auxochrome Hydroxylgruppen (-OH), Aldehydgruppen (-CHO), Aminogruppen (-NH2), Methylmercaptangruppen (-SCH3) und Halogene (-F, -Cl, -Br, -ICH).
Die funktionelle Gruppe von Auxochromen weist ein oder mehrere verfügbare Elektronenpaare auf, die, wenn sie an ein Chromophor gebunden sind, die Absorption der Wellenlänge modifizieren.
Wenn die funktionellen Gruppen direkt mit dem Pi-System des Chromophors konjugiert sind, wird die Absorption mit zunehmender Wellenlänge, die Licht einfängt, verstärkt.
Wie ändert sich die Farbe?
Ein Molekül hat eine Farbe, die von der Frequenz der absorbierten oder emittierten Wellenlänge abhängt. Alle Elemente haben eine charakteristische Frequenz, die als Eigenfrequenz bezeichnet wird.
Wenn die Wellenlänge eine Frequenz aufweist, die der Eigenfrequenz eines Objekts ähnlich ist, wird sie leichter absorbiert. In dieser Hinsicht ist dieser Prozess als Resonanz bekannt.
Dies ist ein Phänomen, durch das ein Molekül Strahlung mit einer Frequenz einfängt, die der Frequenz der Bewegung von Elektronen in seinem eigenen Molekül ähnlich ist.
In diesem Fall greift das Chromophor ein, ein Element, das die Energiedifferenz zwischen verschiedenen Molekülorbitalen innerhalb des Lichtspektrums erfasst. Auf diese Weise wird das Molekül gefärbt, weil es bestimmte Farben des sichtbaren Lichts erfasst.
Das Eingreifen von Auxochromen bewirkt die Umwandlung der Eigenfrequenz des Chromophors, so dass die Farbe modifiziert wird, in vielen Fällen wird die Farbe intensiviert.
Jedes Auxochrom erzeugt bestimmte Effekte auf die Chromophore und verändert die Frequenz der Absorption von Wellenlängen aus verschiedenen Teilen des Spektrums.
Anwendung
Aufgrund ihrer Fähigkeit, Molekülen Farbe zu verleihen, haben Chromophore verschiedene Anwendungen bei der Herstellung von Farbstoffen für die Lebensmittel- und Textilindustrie.
In der Tat haben Farbstoffe eine oder mehrere chromophore Gruppen, die die Farbe bestimmen. Ebenso muss es auxochrome Gruppen haben, die Potential ermöglichen und die Farbe auf den zu färbenden Elementen fixieren.
Die Herstellung von Farbprodukten entwickelt bestimmte Produkte auf der Grundlage spezifischer Spezifikationen. Für jede Angelegenheit wurden unendlich viele spezielle industrielle Farbstoffe geschaffen. Beständig gegen verschiedene Behandlungen, einschließlich ständiger Sonneneinstrahlung und längerem Waschen oder rauen Umgebungsbedingungen.
Hersteller und Industrielle spielen daher mit der Kombination von Chromophoren und Auxochromen, um Kombinationen zu entwickeln, die einen Farbstoff mit höherer Intensität und Beständigkeit bei geringen Kosten liefern.
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