Hóa học và màu sắc màu sắc và cơ chế hình thành màu sắc

Hóa Và Màu BàiHọc Thuyết TrìnhSắc Nhóm 10 I Màu sắc chế hình thành màu sắc Khái niệm màu sắc :  Màu sắc cảm giác mang đến cho hệ thần kinh người từ kết hợp tín hiệu ba loại tế bào cảm thụ màu mắt người Cảm giác bị ảnh hưởng “ dài hạn “ từ trí nhớ lưu lại trình học hỏi từ lớn lên, ngắn hạn hiệu ứng ánh sáng phơng HĨA HỌC VÀ MÀU SẮC I Màu sắc chế hình thành màu sắc Cơ chế hình thành màu sắc : Ánh Sáng Chất hóa học Mắt người HÓA HỌC VÀ MÀU SẮC I Màu sắc chế hình thành màu sắc  Ánh sáng vừa hạt, vừa sóng điện từ với bước sóng khác Mắt nhìn thấy dao động điện từ ánh sáng vùng có bước sóng Bản chất ánh sáng 400 - 750µm  Vật thể hấp thụ số tia sáng tán xạ tia lại, mắt cho ta thấy màu tia không bị tán xạ  Các yếu tố ảnh hưởng đến cảm thụ màu sắc:  Nguồn sáng khác  Hướng quan sát( góc quan sát ) khác  Nền khác nhau, kích cỡ khác HĨA HỌC VÀ MÀU SẮC I Màu sắc chế hình thành màu sắc  Màu sắc chất chủ yếu có liên quan đến tính linh động electron phân tử khả di chuyển electrong lên mức lượng khác hấp thụ lượng tử ánh sáng Đặc điểm chất hóa học  Khi chất hấp thụ phản xạ tia sáng mặt trời để tạo màu sắc cho chất, electron nguyên tử, phân tử chịu trách nhiệm chính, nguyên tử electron phân tử linh động Khi tương tác với chùm ánh sáng chiếu vào trạng thái electron bị thay đổi Hiện tượng hấp thụ phản xạ ánh sáng diễn chất thể màu sắc tùy thuộc vào đặc điểm hấp thụ phản xạ ánh sáng chất, nghĩa phụ thuộc vào cấu trúc electron nguyên tử, phân tử tạo thành chất  Khơng chất có màu “tự thân “ nó, mà màu chủa chất kết hịa trộn màu tia sáng mà phản xạ HÓA HỌC VÀ MÀU SẮC I Màu sắc chế hình thành màu sắc  Các chất tự nhiên tự chúng khơng có màu sắc mà hấp thụ, sau truyền tải phản xạ ánh sáng vào mắt người Mắt người HÓA HỌC VÀ MÀU SẮC II Cấu tạo phân tử màu sắc  Mặc dù trường hợp, màu phát sinh tương tác lượng tử ánh sáng với electron phân tử chất, trạng thái electron kim loại kim loại hợp chất hữu vô khác nhau, nên chế xuất màu khác  Màu đa số chất vô vơ định bước chuyển electron chuyển điện tích từ nguyên tử nguyên tố sang nguyên tử nguyên tố khác Đóng vai trò bản, định trường hợp lớp vỏ electron ngồi  Khơng phải tất chất hữu có màu Tuy nhiên, chất có màu cấu trúc phân tử có điểm giống nhau, tất chúng thường phân tử lớn gồm hàng chục nguyên tử Có ý nghĩa xuất màu electron nguyên tử riêng biệt, mà trạng thái hệ electron bao trùm toàn phân tử Độ linh động hệ này, khả dễ dàng thay đổi trạng thái tác động ánh sáng định hấp thụ chọn lọc ánh sáng để tạo màu sắc mà ta nhìn thấy HĨA HỌC VÀ MÀU SẮC III Màu kim loại  Màu kim loại phụ thuộc vào chỗ chúng phản xạ sóng có bước sóng Đa số chất vơ có màu liên quan với ion kim loại, mà thân kim loại lại số kiểu đơn chất có màu, nên ta phải xét đến phụ thuộc màu kim loại vào cấu trúc  Một đặc điểm đáng ý tất kim loại chuyển tiếp hợp chất có màu Khi phức chất hình thành, hình dạng obitan thay đổi Một số obitan chuyển sang trạng thái lượng cao thấp Điều tạo thành khoảng trống lượng Các electron hấp thụ photon ánh sáng chuyển từ trạng thái lượng thấp sang trạng thái cao Bước sóng photon bị hấp thụ phụ thuộc vào kích thước khe nhỏ lượng Các bước sóng ánh sáng không bị hấp thụ truyền qua phức hợp Một số ánh sáng bị phản xạ trở lại phân tử Sự kết hợp hấp thụ, phản xạ truyền dẫn màu sắc biểu kiến phức chất  Các kim loại chuyển tiếp có nhiều màu điện tích khác kim loại chuyển tiếp tạo màu khác Ngồi ra, cịn có yếu tố khác thành phần hóa học phối tử Cùng điện tích ion kim loại tạo màu khác tùy thuộc vào phối tử mà liên kết HĨA HỌC VÀ MÀU SẮC IV Nguyên tử – màu khác Photpho trắng Photpho đỏ Photpho tím Photpho đen HĨA HỌC VÀ MÀU SẮC IV Nguyên tử – màu khác  Trạng thái ion dung dịch chịu ảnh hưởng phân tử dung môi Trong tinh thể chất rắn, nguyên tử hay ion chịu tác động số nguyên tử hay ion nằm gần Các nguyên tử ion mạng lưới tinh thể liên tục gây dao động, khoảng cách hạt lúc lớn hơn, lúc nhỏ khoảng cách cân Điều gây tương tác yếu hơn, mạnh nguyên tử Nếu ảnh hưởng đủ lớn ngun tử hay ion cạnh bắt đầu bị biến dạng, nghĩa phân bố luôn không đồng mật độ electron xung quanh hạt nhân Những lực hút phụ sinh ion có ảnh hưởng đến tương tác nguyên tử tạo thành mạng lưới tinh thể Ảnh hưởng làm thay đổi màu sắc chất  Ta giải thích thay đổi màu sắc biến đổi trạng thái electron gây nên có liên quan đến thay đổi cấu trúc dao động tinh thể  Các nguyên tử có cấu trúc khác  màu sắc khác  tính chất vật lý hóa học khác HĨA HỌC VÀ MÀU SẮC IV Nguyên tử – màu khác  Ví dụ:  Lưu huỳnh có cấu trúc tinh thể khác dẫn đến tính chất vật lý khác HÓA HỌC VÀ MÀU SẮC IV Nguyên tử – màu khác  Ví dụ:  Ozon tác dụng với Ag oxi khơng     2Ag + O3 → Ag2O + O2       Ozon đẩy iot khỏi dung dịch KI cịn oxi khơng 2KI + O3  → 2KOH + I2 + O2 HĨA HỌC VÀ MÀU SẮC V Phân tử khơng màu mà chất lại có màu  Trong số trường hợp màu chất khơng phụ thuộc vào mạng lưới tinh thể Màu tinh thể cấu tạo từ ion hay nguyên tử không màu xuất phá vỡ tính chất lý tưởng mạng lưới tinh thể Ta giải thích thay đổi màu sắc biến đổi trạng thái electron gây nên có liên quan đến thay đổi cấu trúc dao động tinh thể  Một phân bố không nguyên tử tạo nên mạng lưới tinh thể Các ngun tử khơng có mặt nơi mà chúng cần phải có làm sinh chỗ trống (chỗ khuyết mạng lưới tinh thể)  Hai màu chất không màu định có mặt nguyên tử nguyên tố lạ tạp chất ngẫu nhiên Các nguyên tử khác loại phân tán tồn tinh thể hay nhóm họp lại với Trong hai trường hợp chúng làm sai lệch mạng lưới tinh thể HĨA HỌC VÀ MÀU SẮC V Phân tử khơng màu mà chất lại có màu  Phân tử NaCl khơng màu muối lại có màu trắng  Vì muối ăn ngồi NaCl cịn lẫn MgCl2 và CaCl2 HĨA HỌC VÀ MÀU SẮC VI Mối liên hệ màu chất với vị trí nguyên tố hệ thơng tuần hồn  Những chất vơ mà phân tử chúng tạo thành nguyên tố s, p chúng có ion với vỏ electron lắp đầy chất màu hay có màu trắng: gồm cation kim loại kiềm kiềm thổ, anion ngun tố khơng kim loại thuộc ba chu kì đầu  Trong phân nhóm phụ, có màu trắng hợp chất nguyên tố thuộc nhóm IV (các kim loại chuyển tiếp): titan zixoni Ở titan ziconi, khác lượng phân mức lắp đầy phân mức trống lớn Các lượng tử ánh sáng trông thấy không đủ lượng để kích thích electron  Đa số trường hợp ion có lớp vỏ chưa hồn chỉnh tạo hợp chất có màu Đồng thời, anion khơng có khả phân cực mạnh màu định cation tương ứng với màu cation dung dịch nước: sắt – màu vàng, đồng – màu lam,  Sự tăng bán kính ion giảm điện tích dương hạt nhân tạo điều kiện để tăng độ biến dạng, có màu hợp chất tạo thành anion cation cụ thể Có phát sinh màu oxit nguyên tố không màu florua ion oxi bị phân cực dễ so với ion flo HÓA HỌC VÀ MÀU SẮC VII Các ion có màu sắc khác kim loại  Màu hợp chất vô định trạng thái oxi hóa ion hợp chất khả thay đổi màu định trạng thái khác electron tùy theo mức oxi hóa Các tinh thể MnSO hay MnCO3 khơng có màu oxit MnO có màu lục sẫm, MnCl có màu hồng Màu sắc khác biến đổi tính chất ion Mn  Với Crom xảy tượng vậy: ion Cr 2+ hidrat hóa có màu lam, Cr(CH3COO)2 có màu đỏ, CrCl3 có màu tím, Ở nguyên tố chuyển tiếp khác có tượng  Sự biến đổi màu dung dịch theo mức oxi hóa thuộc tính nguyên tố kim loại Chẳng hạn iot trạng thái rắng có màu tím Trong dung dịch axit sufuric 100% dung dịch iot có màu hồng Khi cho chất oxi hóa vào dung dịch gồm chủ yếu có ion I+ trở thành có màu chàm sẫm HĨA HỌC VÀ MÀU SẮC VIII Mơi trường tác động đến màu sắc  Các cation anion dung dịch bao quanh lớp dung môi Trong dung dịch ion không tác động lẫn mà cịn đến tác động đến phân tử dung môi bao quanh chúng phân tử tác động đến ion CuSO4 khan CuSO4.5H2O HÓA HỌC VÀ MÀU SẮC VIII Môi trường tác động đến màu sắc  Sự thay dung môi dung môi khác ảnh hưởng đến màu hợp chất Dung dịch CoCl rượu etylic có màu chàm trở thành màu hồng pha loãng nước Thay cho màu lam thông thường ion đồng bị hiđrat hóa, màu lục xuất ta hòa tan bột muối khan màu trắng CuCl rượu etylic  Nguyên nhân biến đổi màu độ biến dạng phân tử dung môi cation chịu tác dụng phân cực phân tử nước etanol Những electron linh động dễ bị kich thích, có khả hấp thụ lượng tử khác ánh sáng trông thấy Trong dung dịch rượu đồng phần tia chàm giảm xuống tia phản xạ làm cho dung dịch trở thành màu lục Khi thay dung mơi, màu chí cịn biến hoàn toàn Màu vàng PbI2 biến cho vào nước Màu bị biến chất bị phân ly thành ion riêng biệt khơng màu, chung kết tủa chúng lại tạo màu HÓA HỌC VÀ MÀU SẮC IX Màu chất hữu  Màu hợp chất hữu định hấp thụ ánh sáng trông thấy phụ thuộc vào độ chuyển dễ dàng sang trạng thái kích thích electron π hệ liên hợp Do biến đổi phân tử động chạm đến trạng thái electron phản ánh màu  Có thể biến phân tử khơng màu có chứa hệ liên hợp thành phân tử có màu, làm cho bị ion hóa Chẳng hạn thêm bazơ vào p-nitrophenol khơng màu ta diều chế p-nitrophenol có màu vàng  Các phương thức ion hóa phân tử khác Phương thức phổ biến có lẽ phương thức thay đổi độ axit môi trường Người ta sử dụng phương thức nhuộm vải cách thay đổi môi trường, chuyển thuốc nhuộm từ dạng sang dạng khác Phương thức thay đổi màu thuốc nhuộm hữu hữu hiệu khác tạo muối Nếu tự tạo muối xảy kết hợp vào nhóm amin biến thành NH màu trở nên cao chí hồn tồn HĨA HỌC VÀ MÀU SẮC ... học hỏi từ lớn lên, ngắn hạn hiệu ứng ánh sáng phơng HĨA HỌC VÀ MÀU SẮC I Màu sắc chế hình thành màu sắc Cơ chế hình thành màu sắc : Ánh Sáng Chất hóa học Mắt người HĨA HỌC VÀ MÀU SẮC I Màu sắc. .. màu tia sáng mà phản xạ HĨA HỌC VÀ MÀU SẮC I Màu sắc chế hình thành màu sắc  Các chất tự nhiên tự chúng khơng có màu sắc mà hấp thụ, sau truyền tải phản xạ ánh sáng vào mắt người Mắt người HÓA... thể HÓA HỌC VÀ MÀU SẮC V Phân tử khơng màu mà chất lại có màu  Phân tử NaCl khơng màu muối lại có màu trắng  Vì muối ăn ngồi NaCl cịn lẫn MgCl2? ?và CaCl2 HÓA HỌC VÀ MÀU SẮC VI Mối liên hệ màu