染料的颜色与结构
染料化学成分
染料化学成分染料是一种广泛应用于纺织、印刷、染色等领域的化学物质。
它们能够给纺织品、纸张等物体赋予不同的颜色，使其具有吸引人的外观。
染料的化学成分决定了它们的颜色、稳定性和染色性能。
本文将介绍染料常见的化学成分。
1. 基团染料中最基本的化学成分是基团。
基团是染料分子中赋予其颜色的关键部分。
不同的基团决定了染料的颜色种类。
常见的染料基团包括芳香基团、酮基团、亚胺基团等。
芳香基团的染料通常呈现出鲜艳的颜色，如红色、黄色等；酮基团的染料常呈现出艳丽的蓝色和紫色；亚胺基团的染料则具有艳丽的红色和橙色。
2. 色团色团是染料分子中决定颜色的重要部分。
它们能够吸收特定波长的光线，使染料呈现出特定的颜色。
常见的色团包括苯胺类色团、吡啶类色团和酞菁类色团等。
苯胺类色团通常呈现出红色、黄色和橙色；吡啶类色团则呈现出蓝色和紫色；酞菁类色团则呈现出绿色。
3. 辅助基团辅助基团是染料分子中的非色团部分，它们对染料的颜色、溶解性和稳定性起着重要作用。
辅助基团包括酯基团、醚基团、硫醇基团等。
酯基团可以增加染料的溶解性和稳定性；醚基团则可以增加染料的色彩变化范围；硫醇基团则可以增加染料的抗光、抗洗和抗污染性能。
4. 催化剂染料的染色性能需要一定的催化剂来促进染料与纺织品之间的化学反应。
常见的染料催化剂包括金属盐、有机碱、酸等。
金属盐催化剂可以提高染料的亲和力和染色效果；有机碱催化剂则可以提高染料的染色速度和染色均匀性；酸催化剂则可以提高染料的耐光性和耐洗性。
5. 分散剂染料在染色过程中需要分散在染料浴中，以便与纺织品充分接触。
分散剂是一种能够使染料均匀分散的化学物质。
常见的分散剂包括磺化剂、醚胺类、聚乙烯醇等。
磺化剂可以增加染料在染料浴中的溶解度；醚胺类可以增加染料的分散性和渗透性；聚乙烯醇则可以增加染料的抗渗透性和抗泡性。
6. 稳定剂染料在染色、储存和使用过程中需要一定的稳定性，以保持其颜色和性能不受外界环境的影响。
稳定剂是一种能够保护染料分子的化学物质。
第2章 染料的颜色与结构的关系
分子的左边是供电子基，右边是吸电子基，激发时电子发生转移。变成：
(CH3)2N N O
激发态在极性溶剂中比较稳定，因而产生深色效应。 同理，染料在纤维上的颜色也会因纤维极性不同而不同，一般来说，同一染料上 染不同的纤维时，在极性高的纤维上呈深色效应，在极性低的纤维上呈浅色效应。如 阳离子染料在涤纶上得色较在腈纶上浅。
返回第2章目录
第二章 染料的颜色与结构的关系
第四节 外界条件对吸收光谱的影响
二、溶液的浓度的影响 当染料溶液浓度很小时，染料在溶液中以单分子状态存在。如果加大溶液的浓 度，会使溶质分子聚集成为二聚体或多聚体，一般情况下，聚集态的分子π电子流动 性较低，会产生浅色效应。 三、温度的影响 溶液中溶质的聚集倾向一般随温度的升高而降低，因此，提高温度会产生深色 效应。某些有机化合物能随温度变化改变其分子结构，具有热变色性。例如：热敏变 色染料。 四、pH值的影响
第一节 光和色的基本概念
一、光的概念
可见光：波长范围大约在380~780nm的电磁波
电磁波：无线电波 60000
混色光：太阳光
红外线 780
可见光 380
紫外线 100
X射线 0.1
γ射线 nm
红外线
可 见 光
紫外线
返回第2章目录
第二章 染料的颜色与结构的关系
第一节 光和色的基本概念 不同波长的可见光的颜色及其互补色关系表： 波长 nm 380~435 435~480 480~490 490~500 500~560 560~580 580~595 595~605 605~780 光谱色 紫 蓝 蓝绿 绿蓝 绿 黄绿 黄 橙 红 互补色 黄绿 黄 橙 红 红紫 紫 蓝 蓝绿 绿蓝
第03章 染料的颜色和结构
435nm
580nm
560nm 500nm
480nm 490nm
4
二、吸收定律
Lambert-Beer定律：
l
I0
入射光 C
Iλ 透射光
在稀溶液（理想溶液）中，若不计溶质分子之间 的和溶质与溶剂分子之间的相互作用，透射光强 Iλ与入射光强I0 之间成自然对数关系。 Iλ=I0 ℮ -k'c l (1)——这是光谱学的基本定律之一。
吸收能级ΔE——等于染料吸收带宽的曲线积分(激化度)。 吸收带的宽度和颜色的鲜艳度有关。谱带越宽，颜色越灰暗。
7
1、 A-λ曲线：
A
1.20
0.90 0.60 0.30
λmax=530nm
0.00 380
480
580
680
780 λ(nm)
活性红X-3B的吸光度曲线
（l=1cm，c=50mg∕L）
1、稠环数越多，颜色越深越浓； 2、芳烃的直向稠合比角向稠合易于产生深浓色效应。 3、交替键越长，颜色越深越浓；
二、判断取代基与颜色的关系
1、供电子基一般产生深色和浓色效应； 如-NH2、-NHR、-NH2、-OH、-OR等 2、吸电子基一般产生深色和浓色效应； 如-NO2、-X、-CN、>C=O、—SO3H等 3、供吸电子基的协同作用,使深浓色效应增强,形成氢键，则更强； 4、隔离基可构成混色效应。 如均三嗪基、酰胺基、间次苯基、亚甲基等。
分子轨道理论着眼于处理电子在整个分子中的运动状态和能量的关系， 根据量子力学原理，由薛定谔（Schrö dionger）方程式算出可能出现
的分子轨道，再由各分子轨道能级间隔来确定吸收的量子能级，从而 与λ形成定量关系。
精细化工工艺学-9染料与颜料
四、分类 染料的分类有两种方法： 一是按照染料的应用性质分类；
二是根据染料的化学结构分类。
（1）按照染料的应用性质分类
光谱色和补色之间的关系 可用颜色环的形式来描述， 如图所示。每块扇形与其 对顶扇形的光波为互补色。 例如435~480 nm波段的 光波呈蓝色，它的补色是 580~595 nm波段的黄色。 由此可见，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眼 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。
1. 酸性染料、酸性媒介染料和酸性络合染料 是一
类结构上带有酸性基团（绝大多数为磺酸钠盐，少
数为羧酸钠盐）的水溶性染料。在酸性介质中染羊
毛、真丝等蛋白质纤维和聚酰胺纤维、皮革的染色。
2. 中性染料
结构上属于金属络合染料，但不同于
酸性金属络合染料，它是由两个染料分子与一个金 属原子络合的，称 1:2 金属络合染料。在中性或弱
在纸张、洗衣粉和织物添加荧 光增白剂的增白原理？
当物质受到光线照射时,一部分光线在物质的表面直接反射出来,同时有 一部分光透射进物质内部,光的能量部分被吸收。 将太阳光照射染料溶液，不同颜色的染料对不同波长的光波发生不同 强度的吸收。 黄色染料溶液所吸收的主要是蓝色光波，透过的光呈黄色。 紫红色染料溶液所吸收的主要是绿色光波， 青（蓝－绿）色染料溶液主要吸收的是红色光波。 如果把上述各染料吸收的光波和透过的光分别叠加在一起，便又得到 白光。 这种将两束光线相加可成白光的颜色关系称为补色关系。 黄色和蓝色、紫红色和绿色、青（蓝－绿）色和红色等各互为补色。
酞青蓝和酞青绿结构
酞青蓝和酞青绿结构酞青蓝和酞青绿是两种常用的有机染料，它们在化学结构和应用领域上有一些相似之处，同时也存在一些差异。
本文将重点介绍酞青蓝和酞青绿的结构以及它们在染料领域的应用。
一、酞青蓝的结构酞青蓝（Phthalocyanine Blue）是一种含有酞青环结构的有机染料。
它的化学式为C32H18N8，分子量为576.63。
酞青蓝的结构由四个苯并四氮杂环（酞青环）相连而成，中心的金属离子通常是镍（Ni）或铜（Cu）。
酞青蓝的分子结构紧密，具有高度的稳定性和抗光能力。
二、酞青绿的结构酞青绿（Phthalocyanine Green）也是一种含有酞青环结构的有机染料。
它的化学式为C32H18CuN8，分子量为576.06。
酞青绿的结构与酞青蓝类似，同样由四个苯并四氮杂环相连而成。
不同之处在于，酞青绿中心的金属离子为铜（Cu）。
三、酞青蓝和酞青绿的应用1. 染料领域由于酞青蓝和酞青绿具有鲜艳的颜色、良好的耐光性和耐久性，它们被广泛应用于染料领域。
它们可以用于染纱、染织物和染皮革等工艺中，为纺织品和皮革制品赋予丰富多彩的色彩。
2. 油墨领域酞青蓝和酞青绿也是油墨领域的重要材料。
它们可以用于制造各种类型的油墨，如平版印刷油墨、丝网印刷油墨和喷墨打印油墨等。
这些油墨具有鲜艳的色彩和良好的光泽度，广泛应用于包装印刷、出版印刷和数字印刷等领域。
3. 涂料领域酞青蓝和酞青绿还可以用于涂料领域。
它们可以作为颜料添加到各种类型的涂料中，为涂料提供不同的颜色和效果。
酞青蓝和酞青绿的颜色稳定性和耐候性较高，使得涂料具有较好的耐久性和抗褪色性。
4. 印刷领域酞青蓝和酞青绿也常用于印刷领域。
它们可以用作印刷油墨的颜料，用于印刷各种类型的纸张和包装材料。
由于酞青蓝和酞青绿的颜色鲜艳且稳定性好，印刷品可以保持长时间的色彩鲜艳和清晰度。
总结：酞青蓝和酞青绿是两种常用的有机染料，它们在化学结构上相似，都含有酞青环结构。
酞青蓝和酞青绿在染料、油墨、涂料和印刷领域都有广泛的应用。
染料的颜色与结构的关系
由于基态极性大于激发态，在极性较大的水 中，使基态偶极距增加，即极性增加而基态更 趋稳定，跃迁到激发态所需激发能更大，发生 浅色效应。①②源自“苯酚蓝” 的分子右边是吸电子
基，左边是供电子基，激化时，
电荷发生转移。它的激化态可写 (CH3)2N
N
O
成下式：
(CH3)2N
N
O
最大共轭效应只有在分子的整个共轭系统 中的原子和原子团处在同一平面上时，才能显 示出来；
因为这样，整个共轭系统中各π电子云， 才能得到最大限度的叠合。
如果分子平面受到程度不等的破坏，则π 电子云叠合程度就会降低，π电子离域程度 低，使激化能增高，吸收光谱向短波方向移 动，产生浅色效应，同时吸光系数也往往降 低。
3、染料浓度对颜色的影响
当染料浓度很小时，染料在溶液中主要是以单 分子状态分散着，浓度增加后，染料分子间由 于范德华力和氢键而聚集，聚集分子的π电子 激发能必须附加克服范德华力和氢键的能量， 染料吸收波长向短波方向移动，染料溶液发生 浅色效应。
注意：不要跟我们日常生活中提到颜色的深浅混淆；
2、溶剂极性的影响
染料如溶解在饱和烃或非极性溶剂中成极稀的 溶液，其吸收光谱与染料在蒸汽状态时相同。
而在极性溶剂中，染料溶液的颜色是加深还是 变浅，需要考虑染料结构，大体有两种类型：
①染料分子基态极性小于激发态
极性溶剂使激发态稳定的趋势比基态大，使激 化能降低，导致吸收光谱向长波移动，产生深 色效应。
如羟基在碱性介质中成为氧负离子而使助 色团的供电子性增强而呈深色效应。
相反，如果离子化结果使供电子基团的供电子能力 丧失，则吸收光谱向短波方向移动，产生浅色效应。
(CH3)2N (CH3)2N
染料化学知识点总结
染料化学知识点总结1. 染料的定义和分类染料是一类能够通过吸附或化学结合将颜色转移到纤维或其他材料上的化合物。
染料通常分为天然染料和合成染料两大类。
天然染料主要来自植物、动物或矿物，例如蓝莓、茜草和蓝靛。
合成染料则是人工合成的染料，具有丰富的颜色和稳定的性质。
2. 染料的结构和颜色原理染料的分子结构对其颜色具有决定性的影响。
染料分子通常包含芳香环结构，并且可以存在不同的共轭结构以增强吸收和发射光的能力。
染料颜色的形成与吸收和发射光的能力以及分子结构的共轭性有关，分子中的不同基团也会影响其颜色。
例如，共轭双键能够增加吸收光的范围，从而改变染料的颜色。
3. 染料的制备和合成合成染料通常是通过化学合成的方法制备的。
染料的合成过程可以从天然化合物出发，也可以从基础化学品出发，如苯乙烯和硝基苯。
在合成染料的过程中，化学家需要考虑反应的选择性、产物的纯度以及环保性等因素。
常用的染料合成方法包括偶氮化、重氮化、醚化和酯化等。
4. 染料的性质和应用染料具有丰富的颜色、良好的亲和性和稳定的耐洗性等优良性质。
染料广泛应用于纺织品、皮革、纸张、塑料、油漆和墨水等领域。
染料的性质包括温度、PH值、光照、洗涤等多种因素都会影响其在材料上的固着和稳定性。
5. 染料的环保和可持续发展随着环保意识的增强，染料化学领域也在不断地寻求更加环保和可持续的发展方式。
目前，染料的环保性主要包括降解性、可再生性和生物可降解性等方面。
化学家正在不断寻求新型绿色染料的合成方法，以及新型染料在纺织品的应用研究。
6. 染料的分析和检测染料的分析和检测是染料化学领域的重要内容。
分析染料需要使用化学分析方法、色谱法和光谱法等。
色谱法可以将染料分离，并对其结构和性质进行分析。
光谱法则可以通过吸收、发射、拉曼等光谱技术，快速准确地对染料进行鉴定和分析。
7. 染料的应用前景随着人们对生活品质的不断追求，染料的应用前景也在不断拓展。
未来，染料将在纺织品、食品、药品、化妆品等领域发挥更加广泛的作用。
刚果红染料的原理
刚果红染料的原理
刚果红染料是一种常用的染料，具有鲜艳的红色。
它是由刚果红染料分子组成的，这些染料分子具有特定的结构和成分。
刚果红染料的原理主要涉及以下几个方面：
1. 分子结构：刚果红染料是一类大分子化合物，其化学结构中含有多个芳香环和杂环结构，其中一个重要的成分是刚果红A。
这些结构与刚果红染料的颜色有关。
2. 吸收光谱：刚果红染料能够吸收可见光范围内的光线，主要吸收绿色和蓝色光波。
在吸收光谱中，刚果红染料分子能够吸收特定波长的光，使得其他波长的光能够被反射或透过，从而呈现红色。
这种吸收光谱特性是刚果红染料呈现红色的主要原因。
3. 共轭体系：刚果红染料分子内的芳香环和杂环结构形成了共轭体系。
共轭体系的存在使得刚果红染料能够吸收和释放电子的能量，并在分子内部进行共振结构变化。
这种共轭体系的运动使得刚果红染料能够对吸收的光能进行有效的转换和排放，从而呈现出鲜艳的红色。
4. 反射与透射：当光线照射到刚果红染料时，一部分光线会被染料分子所吸收，其中的能量会激发染料分子进入激发态。
激发态的染料分子会重新释放能量，其
中一部分通过发光的方式逃逸出来，另一部分则通过非辐射跃迁的方式回到基态。
这些逃逸出来的光线具有红色的波长，形成了刚果红染料显现红色的原因。
总结起来，刚果红染料能呈现红色的主要原理是它具有特定的分子结构和化学成分，能够吸收绿色和蓝色光波，通过共轭体系的共振结构变化将吸收的光能有效转换并发射出来，从而呈现出鲜艳的红色。
这些原理使得刚果红染料成为了一种常用的红色染料。
第二章精细化学品——染料
③不能与碱性染料、阳离子助剂同浴使用，否则易生成↓， 洗涤和耐晒牢度不够，对还原剂敏感。
直接染料和纤维的作用力： 范德华力----分子之间的非极性力作用，大小取决于分子 的结构和形态，并与它的接触面积有关。
氢键----极性力作用。
直接染料应具备的条件：
CH3 SO3H
NaClO O2N
CH HC SO3H HO3S
NO2
Fe
H2N
CH HC
NH2
SO3H HO3S
重氮组分
染料合成过程：
H2N
CH HC
NaNO2 NH2
+2N
CH HC
N+2
HCl
SO3H HO3S
SO3H HO3S
OH
HO
NN
CH HC
NN
OH
SO3H HO3S
NaOH C2H5Cl
有一些基团如-NH2 、-OH及其取代基等，可以使发色 体颜色加深，这些基团叫助色团。
但不是所有的有机化合物含有发色团后都有颜色，这些发色 团必须连在具有一些特殊构造的碳氢化合物上才能发出颜色。 这些碳氢化合物大多数属芳香烃类。
NN
偶氮苯（橙）
C S
硫代二苯甲酮（蓝）
具有深色作用的助色团（第一类取代基）： -OH，-OR，-NH2，-NHR，-NR2，-Cl，-Br，-I等
Cl-
c、恶嗪染料：以氧氮蒽结构为基础，主要是蓝色、紫色。
N
(C2H5)2N
+
O
ZnCl3-
N(C2H5)2
碱性翠蓝GB (C.I.碱性蓝3)
d、噻嗪染料：以硫氮蒽结构为基础，品种不多，主要是蓝色、 绿色碱性染料。
染料的颜色与结构及功能染料简介
第1章染料的颜色与结构及功能染料简介学习目标:①以量子概念，，分子激发理论阐述染料对光的选择吸收的原因。
②掌握染料颜色与染料分子结构的关系以及外界因素的影响。
③理解功能染料的概念，并熟悉荧光染料、夜光染料及变色染料的颜色产生机理。
④了解荧光染料、夜光染料及变色染料在纺织染整方面的应用，思考染料发展方向。
导言：早在19世纪60年代W.H.Perkin发明合成染料以后，人们对染料的颜色和结构的关系进行了深入的研究，并提出了各种理论。
量子力学的发展使人们对物质的结构的认识有了一个新的突破，此后人们开始从量子力学的角度来对染料的颜色和结构的关系进行研究。
在早期的颜色理论中，发色团及助色团理论的影响很大。
染料的颜色除了与染料本身结构有关外，还受到外界条件的影响。
随着科技的发展，功能染料在当今的社会发展中起到了越来越重要的作用。
荧光染料、夜光染料及变色染料在纺织染整方面的应用也得到很重要的发展。
1.1光与色颜色是光线刺激了眼睛而在大脑中反映出来的一种主观感受。
它需要考虑到物理学和生理学两方面的因素。
光具有波粒二象性。
很早以前，麦克斯韦就提出了光具有电磁波的特性。
它由相互垂直的电场和磁场组成，其振幅以波动方式分别随时间和距离而变化。
1905年，普朗克和爱因斯坦建立了一种与电磁辐射模型显然不同的微粒子理论。
这种理论把光看成是一束不连续的能量微粒或光子流，但它按麦克斯韦波动理论的波阵面速度传播。
现在我们知道，光既是一种波又是一种微粒，它具有波粒二象性。
光是一种电磁波，波长不同的光会使光的性质不同，从而引起不同的色觉。
波长为400nm-800nm的光按适当比例的混合后，照射到眼睛的视网膜上呈现的是白色。
使一束这样的混合光通过一个适当的棱镜或光栅，我们会看到连续的有色光谱，其色调主要以此为红、橙、黄、绿、蓝和紫。
这些有色光的波长从红到紫以依次递减。
因此，低能量的光子产生红色的感觉，高能量的光子产生紫色的感觉。
1.1.1光的吸收与补色可见光谱可以分成不同颜色的波长的波谱。
染料的三基色
染料的三基色染料是一种色彩和成分的化学物质，它们可以用来改变纤维材料，如纸张和布料的颜色。
染料通常包含三种基本的色彩：黄，红和蓝。
首先是黄色染料，它是一种合成染料，它的主要成分来自石油。
黄色染料有很多种，有一些染料带有蓝色或绿色调调，这些染料可以用来染蓝色或绿色的布料。
染黄色的染料是非常普遍的，它可以用来制作几乎任何颜色的布料。
其次是红色染料，它也是一种合成染料，主要成分来自于颗粒状混合物。
这种染料可以染出许多不同红色，可以染出蔷薇红，橘红，玫瑰红等等。
红色染料通常用于染色服装，室内装饰或家具，给人一种温馨和舒适的感觉。
最后是蓝色染料，它们也是一种合成染料，主要成分来自于天然植物提取物。
这种染料可以染出浅蓝色，宝蓝色，深蓝色等等，它们可以染色纸张，服装，织物等。
蓝色染料被广泛用于染色文具，服装，家具等，以给室内、服装提供一种清新自然、和谐柔和的氛围。
总之，染料的三基本色彩包括黄色染料，红色染料和蓝色染料。
它们可以用来染色纸张、服装、家具等，以给室内或服装提供色彩和美化环境的效果。
除此之外，三种基本色彩对于染色艺术也具有至关重要的作用。
它们也可以通过混合调配，获得更多不同的色彩效果，从而实现个性化的染色效果。
它们因此成为染色艺术中最重要的核心元素之一。
染料作为一种成分，它具有特殊的分子结构，其中包含着三种基本色彩，这三种色彩对于对染料的用途和功效有着重要的影响，它们也构成了染料的基础。
此外，三种基本色彩可以通过混合不同比例来获得更多的色彩效果，并有助于实现客户的染色需求。
不管染料有多复杂，这三种基本色彩都是不可或缺的，在染色艺术中也是关键的因素。
染料的颜色与结构的关系
求：染色上染百分率、上染速率，研究染色动力学
精品课件
三、吸收光谱曲线
？？？由染料的吸收光谱曲线，可以得到一些重要的分析数据
精品课件
最大吸收波长λmax——曲线的峰值，它决定了染
精品课件
精品课件
最大共轭效应只有在分子的整个共轭 系统中的原子和原子团处在同一平面上时，才 能显示出来；
因为这样，整个共轭系统中各π电子 云，才能得到最大限度的叠合。
如果分子平面受到程度不等的破坏， 则π电子云叠合程度就会降低，π电子离域程 度低，使激化能增高，吸收光谱向短波方向移 动，产生浅色效应，同时吸光系数也往往降低。
精品课件
色环图
精品课件
K/S
16
14
12
10
8
6
4
2
0
400
450
500
550
600
650
700
波长
几种不同颜色染料的吸收光谱图
精品课件
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:
②染料分子基态极性大于激发态
由于基态极性大于激发态，在极性较大的水 中，使基态偶极距增加，即极性增加而基态更 趋稳定，跃迁到激发态所需激发能更大，发生 浅色效应。
①
②
精品课件
(CH3)2N
N
O
“苯酚蓝” 的分子右边是吸电 (CH3)2N
N
O
染料参考资料化学 第03章 颜色结构
第3章染料颜色和结构（Color and Constitution of Dyes）本章分4个小节进行介绍：§3.1 吸光现象和吸收光谱曲线§3.2 吸收光谱的量子概念§3.3 染料发色的两种理论§3.4 染料颜色与结构的关系通过本章学习，要掌握以下内容：1、侧重掌握染料发色的价键理论，即共振理论。
它可以定性地解释发色团与助色团在染料结构中与颜色的关系，即描述它们是如何产生深色效应、浓色效应、浅色效应、淡色效应的，以及这些效应和最大吸收浓长λmax和最大摩尔吸光系数εmax 之间的关系。
2、了解染料发色的分子轨道理论。
它试图定量描述染料发色机制，由于染料发色本质的复杂性和多元性，尚难以通过理论计算求出染料的λmax，但是它对进一步解释结构与颜色的关系提供了强大的理论基础。
3、掌握染料颜色与介质性质的关系。
一般来说，当激化态染料分子为极性共振结构时，极性溶剂将产生深色效应；当基态染料分子显极性结构时，非极性溶剂将产生深色效应。
上述结论，反之亦然。
4、尝试由染料结构与颜色的关系解释一些官能团，如吸电子基团、供电子基团、隔离基团在染料结构设计中的运用，判断染料结构与其颜色的关系，比较不同结构的染料其颜色的深浅和浓淡取向等。
5、物质的吸收特性和吸光曲线，由染料的吸光曲线分析染料。
§3.1 吸光现象和吸收光谱曲线一、概念述语光——可产生色感的电磁波。
习惯上称产生色感的电磁波谓之可见“光”，如红光、紫光等，不可见的电磁波谓之辐射“线”，如红外线IR 、紫外线UV 等。
色——视觉对可见光的感受。
物质对光的选择吸收便显现了物质的颜色。
发色团——结构中能吸收可见光波的吸电子基团。
它以提升染料的λmax 为主导。
助色团——接在π共轭体系上的供电子基团。
它以提升染料的εmax 为主导。
全色——连续光谱依自然比例混合后的颜色。
可见光波全波段（380-780nm ）的光按自然比例混合后可以得到白色(指人类视野)，反过来，白色光通过色散可以得到一段连续光谱（红、橙、黄、绿、青、蓝、紫）。
第二章染料的颜色与结构
(CH3)2N
(CH3)2N (CH3)2N
CH
N+(CH3)2
max=603.5nm 蓝色
C
N+(CH3)2 max=434nm 黄色
NH2
C NHCOCH3
N+(CH3)2
max=590nm 紫色
(CH3)2N
+ N(CH3)2
(CH3)2N
= C1 1＋C2 2＋C3 3＋…＋Cj j 式中C1、C2、C3、… Cj为各原子轨道的贡献大小。 线性组合后有成键轨道（1 =A+B）和反键轨道（2
=A－B） 电子在分子轨道中遵循保理（Pauly）原理（电子自旋
方向相反）和能量最低原理。
五种分子轨道能级示意图
电子跃迁所需能量是不连续的、量子化的。 *所需能量最大，约在紫外及远紫外 ； *、n*所需能量较小，吸收波长在可见光 范围内，因此，研究n、电子的跃迁对有机物结 构与颜色的关系理解具有重要意义，特别是* 跃迁。染料对光的吸收特性主要是由 电子运动 状态决定的。
O
红色
（3）当染料分子中含有给电子基－NH2时， 当介质的酸性增强时，－NH2发生阳离子化， N原子上的未共用电子被占用，失去给电子 能力，氨基的p－共轭消失，使颜色变浅。
CH3 NH2
+ HCl
NO2
黄色
CH3 N+H3 . Cl-
NO2
乳白色
四、分子的平面结构
当分子内共轭双键的全部组成部分处在同一 平面时，电子的叠合程度最大。若分子平 面结构受到破坏，则电子的叠合程度降低， 颜色变浅。
(CH3)2N
Cl
化学颜料和染料的结构和颜色关系
化学颜料和染料的结构和颜色关系化学颜料和染料是重要的颜色源，它们广泛应用于绘画、印刷、纺织等领域。
本文将探讨化学颜料和染料的结构与其颜色之间的关系。
一、化学颜料的结构特点化学颜料是一种粉末状颜色物质，具有较好的色彩鲜艳度和遮盖力。
它们的颜色来源于分子结构中的特定基团和官能团。
化学颜料的结构特点主要包括以下几个方面：1. 颜料的颜色基团：化学颜料分子中的特定基团赋予其颜色。
不同的颜色基团反映出不同的吸收光谱区域。
例如，苯环具有共轭结构，能吸收紫外光，导致分子呈现黄色或红色。
2. 遮盖性与粒度分布：颜料的遮盖性与颗粒的大小和分布有关。
较小颗粒能更好地散射和吸收光线，从而增强遮盖性。
此外，颗粒的分布均匀度也影响着颜料的色彩均匀度。
3. 耐光性：由于颜料常暴露于阳光照射下，其结构需要具备一定程度的耐光性。
一些颜料分子通过添加有机或无机草酸、醌等结构单元来增强其耐光性，减少颜料的褪色。
二、染料的结构与颜色关系与颜料不同，染料是具有可溶性的有机分子，能够在染料与纤维或其他材料间形成化学键而实现着色。
染料的结构与颜色之间的关系主要由以下几个因素决定：1. 色团结构：染料分子中的色团决定了染料的颜色。
常见的色团包括偶氮类、芳香醇、芳香醛等。
不同的色团对光的吸收和反射产生不同的效果，从而呈现出不同的颜色。
2. 共轭结构：许多染料分子具有共轭结构，通过延长π电子体系，增加色团的吸收范围。
这使得染料可以吸收较宽的光谱范围，呈现出更深的颜色。
3. 可溶性与亲和力：染料需要具有一定的可溶性，以便在染色过程中充分与纤维或其他材料发生相互作用。
此外，染料还需要与纤维表面存在一定的亲和力，以确保染料牢固地结合在材料上。
三、结构与颜色关系的应用了解化学颜料和染料的结构与颜色关系，有助于合成出更多种类的高性能颜料和染料，并应用于各行各业。
如今，许多科研机构和企业致力于开发新型颜料和染料的设计和合成，以满足人们对颜色的特殊需求。
此外，了解颜料和染料结构与颜色之间的关系，还对于文化艺术的发展具有重要意义。
第2章 染料的颜色与结构的关系
返回第2章目录
第二章 染料的颜色与结构的关系
第三节 染料分子结构与颜色的关系
一、共轭双键系统与染料颜色的关系 深色效应：染料的最大吸收波长λ max向长波方向移动。 浓色效应：染料的吸收强度ε max增大。 染料分子的共轭双键系统中共轭双键越多，为深色效应和浓色效应。 例如：
最大吸收波长λ
吸收强度lgε
返回第2章目录
第二章 染料的颜色与结构的关系
第一节 光和色的基本概念
二、关于物体颜色的概念
物体的颜色：人眼感觉到的颜色是物体发出的可见光,或是物体对太阳光 或另一光源发出的光部分地吸收后反射或透射出来的光的颜色。
色环：
返回第2章目录
第二章 染料的颜色与结构的关系
第一节 光和色的基本概念
颜色的纯度：物体对光线的吸收接近某一种波长，则物体的颜色纯度就高。 颜色的亮度：物体吸收可见光后，反射出来的光量多，则物体的颜色亮度就大。 颜色的深浅：物体对可见光的最大吸收波长愈长，则色调愈深，最大吸收波长愈 短，则颜色愈浅。 颜色的浓淡：物体的颜色的强度，用颜色的浓淡表示，它是物体吸收一定波长光 线的量的多少。
人们把能增加染料吸收波长的效应称为深色效应，把增加染料吸收强度的效应叫 浓色效应。反之，把降低吸收波长的效应称为浅色效应，把降低吸收强度的效应 叫减色效应。
返回第2章目录
第二章 染料的颜色与结构的关系
第二节 染料的发色理论
一、早期发色理论 发色团与助色团理论：有机化合物结构中至少需要有某些不饱和基团存在时才能发 色，这些基团称之为发色基团，主要的发色基团有-N=N-、=C=C=、-N=O、-NO2、 =C=O等。含有发色团的分子称为发色体或色原体。发色团被引入的愈少，颜色愈浅； 发色团被引入的愈多，颜色愈深。 主要的发色基团有-N=N-、=C=C=、-N=O、-NO2、=C=O等。 有机化合物分子中还应含有助色团。助色团是能加强发色团的发色作用，并增加染 料与被染物的结合力的各种基团 。 主要的助色团有-NH2、-NHR、-NR2、-OH、-OR等。 另外磺酸基(-SO3H)、羧基(-COOH)等为特殊的助色团，它们对发色团并无显著影响， 但可以使染料具有水溶性和对某些物质具有染色能力。 醌构理论 ：染料之所以有颜色，是因为其分子中有醌结构存在。醌型结构可视为 分子的发色团。
第三章 染料的颜色和结构讲解
λ max
416nm
(在CH2Cl2中)
(在CH2Cl2中)
在染料合成中有时采用所谓隔离基的方法把两个发色体系联接 在一起，互不干扰而成为一个染料分子，以得到绿色、棕色或
其它颜色。常用的隔离基有：
C N
N C
C N
O C NH
均三嗪基
酰胺基
间次苯基
分子的吸收各向异性和空间阻碍 分子对光的吸收是有方向性的。这可以米契勒(Michler)蓝 和孔雀绿的吸收情况为例加以说明。 孔雀绿的共轭体系有两个向不同方向展开的共轭轴。其中一
原子上的孤对电子的能级比较高，激化所需的能量虽
较小，在一定条件下会对可见光发生吸收，但吸收的 强度都很低，对染料的颜色作用不大，而对染料的光 化学作用却有很大的意义。
二、吸收强度和选津 在光谱学中，人们用跃迁矩来估算吸收强度。据
估算，许多具有共轭结构的有机化合物的电子跃迁，
吸收强的max可达105 数量级。人们把 max 很小的跃 迁称为“禁戒”的，而把max 大的跃迁称为“允许” 的。max 小于102的就算是“禁戒”的了。 要发生具有一定跃迁矩的所谓“允许”的跃迁， 要有一定的条件。这些条件称为选律；主要的如下所 述。
染料激化态和基态之间的能级间隔E必须与此相适
应。这个能级间隔的大小虽然包含着振动能量和转动
能量的变化，但主要是由价电子激化所需的能量决定
的。就有机化合物而言，对可见光吸收的能级间隔是 由它们分子中电子运动状态所决定的。 键电子所 处的能级比较低， 激化的能级间隔较大，所需能量 属于远紫外线的能量范围。>C＝O、－N＝N－等氧、氮
电子跃迁过程中，分子被激化成各种振动状态的机车
问题可以用法兰克－康登原理加以说明。
染料分子结构式及其性质
染料分子结构式及其性质染料是指具有着色作用，并能与织物或其他材料结合的化合物。
染料分子的结构与其性质之间存在密切的关联。
本文将介绍染料分子的结构式以及其性质方面的内容。
染料分子的结构：染料分子通常是由两部分组成的，即色基和辅基。
色基是染料分子的着色中心，具有吸收光线的能力，从而产生颜色。
辅基则是与织物或其他材料结合的部分，通过辅基的分子结构来调节染料的相溶性、亲和性以及稳定性等性质。
1.色基的结构：色基通常是由一个或多个具有共轭结构的环状结构组成的。
这些环状结构中的π电子能够吸收可见光的电磁波，使染料分子显色。
常见的色基包括苯环、萘环、吡咯环等。
2.辅基的结构：辅基的结构可以通过引入不同的功能基团来调节染料的性质，例如增加染料的亲和力、溶解度以及稳定性等。
常见的辅基功能基团包括氨基、羟基、硫醇基、酮基等。
染料分子的性质：染料分子的性质涵盖了其在溶液中的色散性、亲和力、稳定性、光谱性质等多个方面。
1.色散性：色散性是指染料分子在溶液中的颜色的稳定性和分散性。
染料分子要能够在溶液中稳定地分散并发挥其特定的颜色，需要具备一定的溶解度，并且要在染液中形成一个均匀分散的颜色。
2.亲和力：染料分子的亲和力是指其与织物或其他材料结合的能力。
亲和力越高，染料与纤维的相互作用越强，染色效果越好。
3.稳定性：染料分子需要具备一定的稳定性，以便在染色过程中不发生分解或褪色等现象。
染料分子的稳定性与其化学结构、分子内键合的稳定性以及与外界环境的相互作用等因素密切相关。
4.光谱性质：染料分子对不同波长的光的吸收能力不同，从而呈现出不同的颜色。
染料的颜色可以通过其吸收或反射特定波长的光来解释。
通过紫外可见光谱等方法可以研究染料的吸收光谱。
总结：染料分子的结构与其性质之间存在着密切的关联。
色基决定了染料的着色能力，而辅基则通过引入功能基团来调节染料的亲和力、溶解度和稳定性等性质。
了解染料分子的结构式以及其性质有助于我们更好地理解染料的工作原理，并为染料的设计和开发提供科学依据。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
16
分子从基态（E0）跃迁到激发态（E1）所需 的能量（? E）称为激发能。激发能（? E） 也是量子化的。 ? E＝E1－E0＝? Ee＋? Ev+? Er
第二章 染料的颜色与结构
一、颜色与光 电磁波光谱:
§1 颜色基本概念
Kosmic radiation
Gamma radiation
X-Rays
Ultraviolet radiation
visible radiation
Infrared radiation
Radar, TV Radio
Audio Frequencies
（光量子）所组成，因此， 染料分子对光的吸收 也是量子化的，而且染料对光的选择性吸收的性 质与染料分子能量、染料所吸收光子的能量有关。 分子的总能量（ E）由电子能量（ Ee）、振动能量 （Ev）和转动能量（ Er）组成:
E= Ee + Ev + Er 电子能量、振动能量、转动能量的变化也都是 量子
电子跃迁所需能量是不连续的、量子化的。
??? *所需能量最大，约在紫外及远紫外 ；
??? *、n?? *所需能量较小，吸收波长在可见光
范围内，因此，研究 n、?电子的跃迁对有机物结
构与颜色的关系理解具有重要意义，特别是 ??? *
跃迁。染料对光的吸收特性主要是由 ?电子运动
状态决定的。
15
（2）分子由基态到激发态的能量变化 按照量子理论，光由无数具有不同能量的微粒光子
当光源移去后，荧光现象消失。 能呈现荧光的物质称为荧光物质。 利用荧光现象，可制备荧光增白剂、荧光染
料等。
5
三、光的吸收
在稀溶液状态中，溶液对光的吸收符合朗伯 —比尔 （Lambert －Beer ）定律 : A = lg I0/I = ?cd
A: 吸光度，也称为光密度 I0 ：入射光强度 I：透射光强度 ? ：溶液吸光度或摩尔吸光系数 c ：溶液浓度 d ：液层厚度
Energy distribution
1pm 1nm 1um 1mm 1m
1km 1Mm 1Gm Wavelength
380nm
730nm
可见光谱范围很少
1
光的波长和颜色（色环图）
2
二、光的选择性吸收和补色
当日光照射到物体上时， ? 若光线全部透过物体，则该物体为无色； ? 若光线全部被物体反射，则该物体为白色； ? 若光线全部被物体吸收，则该物体为黑色； ? 若各波段的光仅部分而且按比例被物体吸收，则
著影响，但可使染料可溶，提高染料对某些 纤维的染着性。
10
发色团 —NO2
—N = N—
发色体
NO 2 NN
—NO2 —N = N—
NO 2
NN
助色团
染料
—OH
HO
NO 2
—NH2
H2N
NN
—OH —COONa
NO2
NN
COONa OH
11
维特的发色团与助色团理论在历史上对染料 化学的发展起过重要的作用。维特的发色 团与助色团这两个名称现在还在被广泛的 使用着，不过它们的涵义已经有了根本的 变化。
现在的发色团是指能对200～1000nm波长的 电磁波发生吸收的基团。而染料主要是对 380～780nm的光波发生吸收。
12
二、醌构理论
醌构理论认为有机 物的颜色与分子 中的醌型结构有 关，凡具有醌型 结构的化合物都 有颜色。
-
Cl [
+
(CH 3) 2HN
[ (CH3)2N
许多染料不具有醌 型结构，因此醌 型结构不是有机 物发色的必要条 件。
? = C1 ?1＋C2 ?2＋C3 ?3＋…＋Cj ?j 式中C1、C2、C3、… Cj为各原子轨道的贡献大小。 线性组合后有成键轨道（ ? 1 =?A+?B）和反键轨道（ ? 2
=? A－? B） 电子在分子轨道中遵循保理（ Pauly）原理（电子自旋
方向相反）和能量最低原理。 14
五种分子轨道能级示意图
波长范围 760～ （nm） 647
光谱色
红
647～ 585
橙
585～ 565
黄
565～ 492
绿
492～ 455
青
455～ 424
蓝
424～ 400
紫
补色
蓝绿
青
蓝
紫红
橙
黄
黄绿
染料的颜色是被吸收光的补色。
4
荧光现象 ：有些物质在吸收紫外光后，可将 光线放射出来，所放射出来的光线的波长 较长，处在可见光范围内，呈现闪亮的光， 称为荧光现象。
7
在染料化学中，黄橙红称为浅色，绿青蓝称为深 色，即染料的 ?max越大，颜色越深。
黄橙红紫蓝青 绿 最大吸收波长 颜色加深
8
§2. 发色理论
一、Witt发色理论(发色团和助色团论 )
1.有机物至少需要含有某些不饱和基团时，才能显出 颜色，这些基团称为发色团，如：
C C、
—CH=CH—、
C O 、 、—N = O、 、—N = N—、
(CH3)2N
Cl
C
+
NH(CH3)2
]
-
Cl
无色
C
+
N(CH 3) 2
]
பைடு நூலகம்
Cl -
孔雀绿
OH
C
N(CH3)2
无色
13
三、分子轨道理论
（一）光的选择性吸收
近代发色理论的基本观点是 染料对光发生选择性吸收， 并且所吸收的波长在可见光范围内 。
这一发色理论是以分子轨道理论为基础的。
（1）分子轨道理论认为分子轨道是原子轨道的线性组 合。
物体为灰色； ? 若物体选择性地吸收某一部分的光，则物体显出
彩色。 物体对光没有选择性吸收时，物体的颜色为非彩色。
故黑、白、灰色为非彩色，又称为中性色。 颜色是彩色和非彩色的总称。
3
补色：在可见光范围内，若两种不同颜色的光混合在 一起成为白光，则这两种颜色互为补色。在色环图 中，对角的颜色互为补色。
6
lg? ～ ?曲线
染料的颜色用最大吸收波长 ? max表示。 深色效应 ：染料最大吸收波长移向长波的一端，称为 向红位移(bathochromic shift) ，其颜色变深，故又称 深色效应。相反称为向紫位移或浅色效应。 浓色效应 ：染料对某一波长的光吸收强度增加，则称 浓色效应（ hyperchromic effect ）,反之称为淡色效应 。 最高吸收峰越窄、越高，表示染料颜色越 纯、越浓艳 。
O
N
CS等
O、
只有当这些发色团连在足够长的共轭体系中或同 时有多个发色团连在一起时，才能显出颜色。
含有发色团的分子称为发色体 。
9
2.助色团 助色团：对发色体系起深色效应，并增加染料
染着性的基团。如： （1）—OH、—NH2、—NHR、—NR2、—
OR、—Cl、—Br等，起深色效应。 （2）—SO3Na、—COONa等，对颜色无显