Chromoforen groepen, functies en toepassingen

de chromoforen ze zijn de elementen van het atoom van een molecuul dat verantwoordelijk is voor de kleur. In dit opzicht zijn ze dragers van verschillende elektronen die, eenmaal gestimuleerd door de energie van zichtbaar licht, het kleurenbereik weerspiegelen.

Op chemisch niveau is de chromofoor verantwoordelijk voor het vaststellen van de elektronische overgang van de band van het absorptiespectrum van een substantie. In de biochemie is het verantwoordelijk voor de absorptie van lichtenergie die is betrokken bij fotochemische reacties.

De kleur waargenomen door het menselijk oog komt overeen met de niet-geabsorbeerde golflengten. Op deze manier is de kleur een gevolg van de uitgezonden elektromagnetische straling.

In deze context vertegenwoordigt de chromofoor het deel van het molecuul dat verantwoordelijk is voor de absorptie van golflengten van het zichtbare bereik. Wat beïnvloedt de gereflecteerde golflengte en dus de kleur van het element.

De absorptie van UV-straling is gebaseerd op de golflengte die wordt ontvangen door de verandering in het energieniveau van de elektronen en de ontvangsttoestand: geëxciteerd of basaal. In feite verkrijgt het molecuul een bepaalde kleur wanneer het bepaalde zichtbare golflengten vangt of uitzendt.

index

• 1 Chromofore groepen
• 2 Mechanisme en functie
  • 2.1 Auxchromen 
• 3 Hoe de kleur is aangepast?
• 4 Toepassing
• 5 Referenties

Chromoforen groepen

De chromoforen zijn georganiseerd in functionele groepen die verantwoordelijk zijn voor de absorptie van zichtbaar licht. De chromofoor wordt typisch gevormd door dubbele bindingen en drievoudige koolstof-koolstofbinding (-C = C-) en de carbonylgroep, thiocarbonylgroep, ethyleengroep (-C = C-), imino (C = N), nitrogroep, nitroso (N = O), azogroep (-N = N-), diazo groep (N = N), azoxy groep (N = NR), azomethinegroep, disulfide groep (= S = S), en aromatische ringen zoals parachinon en orthoquinon.

De meest voorkomende chromofoor groepen zijn:

• Ethenische chromoforen: Ar- (CH = CH) n-Ar; (N≥4)
• Azo-chromoforen: -R-N = N-R
• Aromatische chromoforen:
  • Derivaten van Trifenilmethane: [Ar3CH]
  • Derivaten van Anthraquinone
  • ftalocyaninen
  • Hetero-aromatische derivaten

De chromofore groepen presenteren elektronen die resoneren op een bepaalde frequentie, die continu licht vangen of uitstralen. Eenmaal bevestigd aan een benzeenring, naftaleen of antraceen, versterken ze de opname van straling.

Deze stoffen vereisen echter de opname van moleculen van auxocromosgroepen om de kleuring te versterken, de rol van de chromoforen te fixeren en te intensifiëren.

Mechanisme en functie

Op atomair niveau wordt elektromagnetische straling geabsorbeerd wanneer een elektronische transformatie plaatsvindt tussen twee orbitalen met verschillende energieniveaus.

Wanneer ze in rust worden gevonden, bevinden de elektronen zich in een bepaalde omloopbaan, wanneer ze energie absorberen, gaan de elektronen naar een hogere baan en komt het molecuul in een aangeslagen toestand.

In dit proces wordt een energieverschil tussen de orbitalen gepresenteerd, dat de geabsorbeerde golflengten vertegenwoordigt. In feite wordt de energie die tijdens het proces wordt geabsorbeerd, vrijgegeven en gaat het elektron van de geëxciteerde toestand naar de oorspronkelijke rustvorm.

Als gevolg hiervan komt deze energie op verschillende manieren vrij, zijnde de meest voorkomende in de vorm van warmte, of door de afgifte van energie door de diffusie van elektromagnetische straling.

Dit fenomeen van luminescentie is gebruikelijk bij fosforescentie en fluorescentie, waarbij een molecuul wordt verlicht en elektromagnetische energie krijgt die naar een aangeslagen toestand beweegt; door terug te keren naar een basale toestand wordt de energie vrijgegeven door de emissie van fotonen, dat wil zeggen, stralend licht.

auxochroom 

De functie van de chromoforen is gekoppeld aan de auxocromos. Een auxocromo vormt een groep atomen die, gekoppeld aan een chromofoor, de golflengte en de intensiteit van de absorptie wijzigen, en de manier beïnvloeden waarop de chromofoor het licht absorbeert.

Een auxchrome alleen kan geen kleur produceren, maar gekoppeld aan een chromofoor heeft het vermogen om zijn kleur te intensifiëren. In de natuur het meest voorkomende auxochroom hydroxyl (-OH), aldehydegroep (-CHO), aminogroep (-NH2), methylmercaptan groep (-SCH3) en halogenen (-F, -Cl, -Br, -I).

De functionele groep van de auxocromen presenteert een of meer paren beschikbare elektronen die, wanneer zij zich bij een chromofoor voegen, de absorptie van de golflengte wijzigen.

Wanneer de functionele groepen direct worden geconjugeerd met het Pi-systeem van de chromofoor, wordt de absorptie geïntensiveerd omdat de golflengte die het licht vangt wordt verhoogd.

Hoe de kleur is aangepast?

Een molecuul heeft een kleur die afhankelijk is van de frequentie van de geabsorbeerde of uitgestraalde golflengte. Alle elementen hebben een karakteristieke frequentie die natuurlijke frequentie wordt genoemd. 

Wanneer de golflengte een frequentie heeft die vergelijkbaar is met de natuurlijke frequentie van een voorwerp, wordt deze gemakkelijker opgenomen. In dit opzicht staat dit proces bekend als resonantie.

Dit is een fenomeen waardoor een molecuul straling van een frequentie opvangt die vergelijkbaar is met de frequentie van de beweging van de elektronen van zijn eigen molecuul.

In dit geval grijpt de chromofoor in, een element dat het energieverschil tussen verschillende moleculaire orbitalen vastlegt die binnen het lichtspectrum vallen, op een dergelijke manier is het molecuul gekleurd omdat het bepaalde kleuren van zichtbaar licht vangt.

De interventie van de auxocromos veroorzaakt de transformatie van de natuurlijke frequentie van de chromofoor, dus de kleur wordt aangepast, in veel gevallen intensiveert de kleur.

Elke auxocromo produceert bepaalde effecten op de chromoforen, waardoor de frequentie van de absorptie van golflengten van verschillende delen van het spectrum wordt gewijzigd.

toepassing

Vanwege het vermogen om kleur aan moleculen te geven, hebben chromoforen verschillende toepassingen bij de productie van kleurstoffen voor de voedsel- en textielindustrie.

In feite hebben de kleurstoffen één of meer chromofoorgroepen die de kleur bepalen. Je moet ook auxocromos-groepen hebben die potentieel toelaten en de kleur repareren op de elementen die gaan kleuren.

De industrie voor de uitwerking van kleurproducten ontwikkelt specifieke producten in basen tot specifieke specificaties. Voor elk materiaal is een oneindig aantal speciale industriële kleurstoffen gemaakt. Bestand tegen verschillende behandelingen, waaronder continue blootstelling aan zonlicht en langdurig wassen of ongunstige omgevingsomstandigheden.

Fabrikanten en industriëlen spelen dus met de combinatie van chromoforen en auxchromen om combinaties te ontwerpen die een kleurstof bieden met een grotere intensiteit en weerstand tegen lage kosten.

referenties

1. Chromophore (2017) IUPAC Compendium of Chemical Terminology - the Gold Book. Teruggeplaatst van: goldbook.iupac.org
2. Santiago V. Luis Lafuente, María Isabel Burguete Azcárate, Belén Altava Benito (1997) Inleiding tot organische chemie. Universitat Jaume I. D.L. ed. IV. Títol. V. Série 547. ISBN 84-8021-160-1
3. Sanz Tejedor Ascensión (2015) De industrie van kleurstoffen en pigmenten. Organische organische chemie. School of Industrial Engineering Valladolid. Hersteld in: eii.uva.es
4. Shapley Patricia (2012) Absorberen van licht met organische moleculen. Chemie 104 Index. Universiteit van Illinois. Hersteldin: chem.uiuc.edu
5. Peñafiel Sandra (2011) Invloed van verzachting met basen van vetzuren in de verandering van schaduw in 100% katoenen weefsels geverfd met reactieve kleurstoffen met lage reactiviteit. Digitale repository Technische universiteit van het noorden. (Thesis of Degree).
6. Reusch William (2013) Zichtbare en ultraviolette spectroscopie. IOCD Internationale organisatie voor chemische wetenschappen in ontwikkeling. Opgehaald in: chemistry.msu.edu