《染料化学》课程教学资源（PPT课件讲稿）第三章 染料的颜色和结构

第三章染料的颜色和结构 第一节引 第二节吸收现象和吸收光谱曲线 第三节吸收光谱曲线的量子概念 第四节染料的颜色和结构的关系 第五节外界条件对吸收光谱的影响

第三章 染料的颜色和结构 ❖ 第一节 引 言 ❖ 第二节 吸收现象和吸收光谱曲线 ❖ 第三节 吸收光谱曲线的量子概念 ❖ 第四节 染料的颜色和结构的关系 ❖ 第五节 外界条件对吸收光谱的影响

第一节引言 本章的任务在于说明:染料对光的吸收现象、吸 收现象的量子概念以及染料的颜色和结构的一般关系。 这里所谓染料的颜色一般是指染料的稀溶液吸收特性, 也就是指染料成分子分散状态时的吸收特性而言的。 同一染料由于聚集状态或晶体结构的不同,表现的颜 色就会有差异。对于这些现象只能在有关的地方顺便 作简单的说明而不另作专门讨论

第一节 引 言 本章的任务在于说明：染料对光的吸收现象、吸 收现象的量子概念以及染料的颜色和结构的一般关系。 这里所谓染料的颜色一般是指染料的稀溶液吸收特性， 也就是指染料成分子分散状态时的吸收特性而言的。 同一染料由于聚集状态或晶体结构的不同，表现的颜 色就会有差异。对于这些现象只能在有关的地方顺便 作简单的说明而不另作专门讨论

所谓的发色团,一般指的是那些能对波长为200~ 1000nm的电磁波发生吸收的基团。实际上,染料要 对波长大致为380~780nm范围内的光波发生吸收才 能具有颜色。它们的分子结构里要有一个由若干共轭 双键构成的共轭系统。这些共轭系统往往还带有助色 团,成为一个发色体系。所谓助色团,指的是那些接 在π共轭系统上的一NH2、一NHR、一NR2、一OH、 OR等供电子基团

所谓的发色团，一般指的是那些能对波长为200～ 1000nm 的电磁波发生吸收的基团。实际上，染料要 对波长大致为380～780nm范围内的光波发生吸收才 能具有颜色。它们的分子结构里要有—个由若干共轭 双键构成的共轭系统。这些共轭系统往往还带有助色 团，成为一个发色体系。所谓助色团，指的是那些接 在  共轭系统上的－NH2、－NHR、－NR2、－OH、 －OR等供电子基团

第二节吸收现象和吸收光谱曲线 颜色和吸收 染料的颜色是它们所吸收的光波颜色(光谱色)的补 色,是它们对光的吸收特性在人们视觉上产生的反映。 染料分子的颜色和结构的关系,实质上就是染料分子 对光的吸收特性和它们的结构之间的关系。 x射线 紫外规 可见光 Wwmy Ivc下vv.A 红 435nn 橙 蓝 1480n 黄 蓝一绿 580nm 490nm Hg-Iow presswe spectral cue ot gihon 任灯族段分布 璧环由雷 560nm 500nm

第二节 吸收现象和吸收光谱曲线 一、颜色和吸收 染料的颜色是它们所吸收的光波颜色(光谱色)的补 色，是它们对光的吸收特性在人们视觉上产生的反映。 染料分子的颜色和结构的关系，实质上就是染料分子 对光的吸收特性和它们的结构之间的关系

、吸收定律 染料的理想溶液对单色光(单色光是波长间隔很小的 光,严格地说是由单一波长的光波组成的光)的吸收强 度和溶液浓度、液层厚度间的关系服从朗伯特-比尔 〔 Lambert-Bern定律。 常用的朗伯特比尔定律方程式。 将波长为λ的单色光平行投射于浓度为c的稀溶液 温度恒定,入射光强度为,散射忽略不计,通过厚 度为的液层后,由于吸收,光强减弱为L,它们之间 的关系为

二、吸收定律 染料的理想溶液对单色光(单色光是波长间隔很小的 光，严格地说是由单一波长的光波组成的光)的吸收强 度和溶液浓度、液层厚度间的关系服从朗伯特－比尔 (Lambert－Beer)定律。 常用的朗伯特-比尔定律方程式。 将波长为的单色光平行投射于浓度为c的稀溶液， 温度恒定，入射光强度为I0，散射忽略不计， 通过厚 度为l的液层后，由于吸收，光强减弱为I，它们之间 的关系为：

I=I10-acl 透过光和入射光的光强之比J0称为透光度,常以T 代表。如厚度1以厘米为单位,浓度C以克升1为单位, a称为吸光系数。浓度如以摩·升-1为单位,则a改写为 E,称为摩尔吸光系数(以前称为克分子消光系数)。它 是溶质对某一单色光吸收强度特性的衡量。 T=I,lgT1称为吸光度,以A代表(也称光密度, 以D代表) A=lgI/浓度c以摩·升1为单位,吸光度A和摩尔 吸光系数的关系为:A=εcl

I＝I010－acl 透过光和入射光的光强之比I/I0称为透光度，常以T 代表。如厚度1以厘米为单位，浓度c以克·升－1为单位， a称为吸光系数。浓度如以摩·升－1为单位，则a改写为 ，称为摩尔吸光系数 (以前称为克分子消光系数)。它 是溶质对某一单色光吸收强度特性的衡量。 T＝I/I0， lgT－1称为吸光度，以A代表 (也称光密度， 以D代表) A＝lgI/I0 浓度c以摩·升－1为单位，吸光度A和摩尔 吸光系数的关系为： A＝cl

三、吸收光谱曲线 从图中可以看出,在某 波段内,有一个吸收带,它的 最大吸收波长称为该吸收带的A 最大吸收波长,以入m代表,相 应的吸光度可计算出摩尔吸光 系数cmx 吸收带的面积称为积分吸 收强度,它表示整个谱带的吸 收强度

三、吸收光谱曲线 从图中可以看出，在某一 波段内，有一个吸收带，它的 最大吸收波长称为该吸收带的 最大吸收波长，以max代表,相 应的吸光度可计算出摩尔吸光 系数max。 吸收带的面积称为积分吸 收强度，它表示整个谱带的吸 收强度

在一个电子吸收光谱曲线图里可以有几个吸收带, 它们分别反映电子运动状态的不同变化。为了便于区 别,人们往往把波长最长的吸收带称为第一吸收带, 以区别于波长较短的其它吸收带。 吸收带的面积称为积分吸收强度,它表示整个谱带 的吸收强度。 积分吸收强度=edⅴ

在一个电子吸收光谱曲线图里可以有几个吸收带， 它们分别反映电子运动状态的不同变化。为了便于区 别，人们往往把波长最长的吸收带称为第一吸收带， 以区别于波长较短的其它吸收带。 吸收带的面积称为积分吸收强度，它表示整个谱带 的吸收强度。    ~ 积分吸收强度＝ d

第三节吸收光谱曲线的量子概念 吸收波长和能级 光是一种电磁波,具有波和微粒两象性质。它的波动 频率ν和光速C成正比,和波长成反比 c/n 光又具有微粒性质。它的能量发射、传播和转移都不 是连续,而是量子化的,以能量微粒光子为最小单元 的。光子的能量和光的频率成正比。 E=hv 式中E为一个光子的能量,h为普朗克常数 (6.6256X1027尔格秒,|卡=4184×107尔格)

第三节 吸收光谱曲线的量子概念 一、吸收波长和能级 光是一种电磁波，具有波和微粒两象性质。它的波动 频率和光速c成正比，和波长成反比。 ＝c/ 光又具有微粒性质。它的能量发射、传播和转移都不 是连续，而是量子化的，以能量微粒光子为最小单元 的。光子的能量和光的频率成正比。 E＝h 式中E为一个光子的能量， h为普朗克常数 (6.6256x10－27尔格·秒，l卡＝4.184×107尔格)

吸收波长为 λ=hc/△E 由上可知,激化态和基态的能 级间隔越小,吸收光波的频率 v=2 越低,而吸收波长则与此成反 v=1 比。作为染料,它们的主要吸 E V=0 E 收波长应在380-780m波段E 范围内。染料激化态和基态之 间的能级间隔ΔE必须与此相 适应。 v"=1 v=0 E 0

吸收波长为： ＝hc/E 由上可知，激化态和基态的能 级间隔越小，吸收光波的频率 越低，而吸收波长则与此成反 比。作为染料，它们的主要吸 收波长应在380－780nm波段 范围内。染料激化态和基态之 间的能级间隔E必须与此相 适应。 E E0 E1 v'=2 v'=1 v'=0 v"=2 v"=1 v'=0