پایان نامه رایگان با موضوع رنگي، اوربيتال، ناحيه

به طور يکنواخت در محدوده هاي 400 تا 800 نانومتر گسترده شده است. چنانچه از منشوري عبور کند به طيف هاي رنگي تجزيه مي شود ، به طوريکه هفت رنگ : بنفش ، آبي ، نيلي ، سبز ، زرد ، نارنجي ، قرمز ، به راحتي در آن مي توان تشخيص داد .

شکل 2-1 : محدوده نور مرئي
زماني که يک سطح رنگي به وسيله ي يک شعاع نور سفيد روشن مي گردد ، تعداد معيني از طول موج ها جذب مي شوند در نور منعکس شده که فاقد تشعشعات جذب شده است ، روي قسمت شبکيه چشم اثر گذاشته و جسم رنگي ديده مي شود .
نور مرئي شامل امواج الکترومغناطيسي مي باشد که توسط سيستم بينايي انسان قابل درک ميباشد . اين امواج قسمت کوچکي از امواج الکترومغناطيس را تشکيل مي دهند.
چشم انسان نوري را که از اجسام منعکس مي شود احساس ميکند و قادر به درک رنگ واقعي اجسام نيست . مواد رنــگي قسمتي از رنگ هاي طبيعي نور سفيد را جـذب ميکنند و باقيمانده را منعکـس مي نمايند که طول موج نور جذب شده به ساختمان ماده رنگي بستگي دارد .
اگر ماده مورد نظر تمام نورهايي را که طول موجشان در ناحيه ي مرئي قرار دارد ، منعکس نمايد به رنگ سفيد ديده مي شود و اگر ماده اي تمامي اين طول موج ها را جذب نمايد به رنگ سياه ديده خواهد شد.

2-2-1 رنگ و طيف رنگي
رنگ واقعي يک جسم در حقيقت بر اساس نور هاي جذب شده تعيين ميگردد . اين چشم انسان نور هاي منعکس شده را مشاهده مي کند. اگر نور جذب شده به وسيله يک جسم را به نور منعکس شده از آن اضافه نمائيم نور سفيد به دست مي آيد. به اين علت به اين جفت نور ها ، نور هاي مکمل گفته مي شود .
اگر نور واقعي يک جسم را با رنگ مشاهده شده ي آن مخلوط نمائيم نور سفيد به دست مي آيد . در دايره رنگ ، رنگ هاي متقابل رنگ هاي مکملي هستند که از مخلوط شدن آن ها ، رنگ سفيد به دست مي آيد.
براي مثـال موادي که به رنگ قرمز ديده مي شوند ، طول موج هـاي بلندتر ، نور سفيـد را منعکـس مي کنند و طول موج هاي پايين تر را در ناحيه ي آبي جذب مي کنند و مواد آبي رنگ ، طول موج هاي پايين تر را منعکس کرده و طول موج هاي بلند تر را در ناحيه قرمز جذب مي کنند.

شکل 3-1 : دايره رنگ

شکل 4-1 : نور هاي جذب شده و منعکس شده در محدوده ي طول موج هاي مرئي

وقتي تابش چند فام مانند نور مرئي به يک محيط که داراي ذرات اتمي و مولکولي مي باشد را بتابانيم اين ذرات مي توانند با جذب انرژي اين تابش به صورت بر انگيخته در بيايند. در ذراتي که به صورت اتمي مي باشند بر اثر جذب اين تابش ، الکترون هاي لايه ظرفيت آن ها بر انگيخته مي گردد و چون تعداد حالت هاي انرژي ( تراز هاي انرژي ) در اتم ها کم است تعداد محدودي از فرکانس ها توسط عمل جـذب حـذف مي شوند و طيف هاي جذبي عموماً از تعداد کمي پيـک هاي باريــک تشکيل مي شوند . اما جذب در مولکول هاي چند اتمي پيچيده مي باشد ، زيرا براي هر حالت انرژي ، انتقال الکتروني در مولکول چندين حالت انرژي ارتعاشي و براي هر حرکت ارتعاشي حالت هاي انرژي چرخشي فراواني وجود دارد . در نتيجه تراز هاي انرژي به شدت افزايش مي يابند.

طيف هاي مولکولي اغلب توسط نوار هاي جذبي خاصي مشخص مي شوند که اين نوار ها ممکن است گستره وسيعي از طول موج هاي مختلف را شامل شوند . جذب به وسيله ي مولکول ها در ناحيه ماوراي بنفش و مرئي در نتيجه ي انتقالات الکترون هاي پيوندي و جفت الکترون هاي ناپيوندي اتمهايي مثل نيتروژن ، اکسيژن ، گوگرد و هالوژن ها مي باشند . با توجه به اينکه تعداد زيادي حالت هاي ارتعاشي و چرخشي براي هر حالت الکتروني وجود دارد ، طيف هاي مولکولي پيچيده مي شوند .

تعريف چند اصطلاح مهم در زمينه ي شيمي رنگ

1-3-1 کروموفور
مولکول رنگ تشکيل شده است از يک هسته غير اشباع با گروه هاي معيني که به آن ها کروموفور گفته مي شود از قبيل :
گروه آزو -N=N-
گروه کتون -C=O-
گروه نيتروزو -N=O-

2-3-1 اکسوکروم
يک يا چند گروه مشخصي که به پايه رنگ ، استخلاف شده است و عمل آن ها شدت بخشيدن به رنگ و افزايش تمايل جذب رنگي به ماده مي باشد را اکسوکروم مي نامند .
مثال هايي از گروه هاي اکسوکروم عبارتند از :

-OCH3 , -OH , -NR2 , -NHR , -COOH , -SO3H , -NH2

شکل 5-1 : ساختار متيل نارنجي

به عنوان مثال ، مولکول زير را در نظر مي گيريم

شکل 6-1 : ساختار آزوبنزن

حضور گروه کروموفور -N=N سبب مي شود که مولکول فوق يک کروموژن ( داراي خصوصيات رنگي ) باشد اما به دليل عدم وجود گروه هاي اکسوکروم اين ماده به عنوان رنگ قابل استفاده نيست ، چون قدرت رنگي لازم را ندارد .
راهکاراين مشکل جايگزين کردن استخلافهاي اکسوکروم در ايجاد آميني ها روي حلقه هاي آروماتيک است و سبب ميشود اين ترکيب کروموژن به يک ماده ي رنگي خيلي قوي تبديل شود .

نارنجي = 470 nm max?

زرد 450 nm= max?

شکل 7-1 : مثال هايي از مواد رنگي قوي

3-3-1 کروموژن
ترکيب آلي آروماتيک حاوي گروه هاي کروموفوري را کروموژن مي نامند.

اوربيتال هاي مولکولي و ارتباط آن ها با رنگ

1-4-1 انتقال الکتروني
اوربيتال هاي مولکولي از همپوشاني اوربيتال هاي اتمي ، اتم هاي تشکيل دهنده يک مولکول به وجود مي آيند و انواع مختلفي از نظر خواص ، شکل و سطح انرژي دارند.

شکل 8-1 : نمايش اوربيتال هاي مولکولي
قرار گرفتن الکترون در اوربيتال هاي پيوندي (B) باعث تشکيل پيوند بين اتمها مي گردد در حاليکه قرار گرفتن الکترون در اوربيتال هاي ضد پيوندي (AB) باعث تضعيف پيوند ميگردد. اوربيتال هاي مولکولي که در تشکيل پيوند و يا تضعيف آن شرکت نمي کنند به نام اوربيتال هاي غير پيوندي (NB) ناميده مي شوند و در ارتباط با اتم هايي مثل O و S و N و هالوژن ها در مولکول مي باشد که داراي الکترون هاي جفت شده در لايه ظرفيت خود هستند که در تشکيل پيوند شرکت نمي کنند . اين سطوح انرژي نيز کوانتائي مي باشد.

انتقال الکترون بين اوربيتال هاي مولکولي نتيجه جذب يا نشر نور توسط اين مولکول ها مي باشند و طول موج هاي حذف شده يا منتشر يافته مشخص کننده اختلاف انرژي موجود بين اوربيتال هاي مولکولي مي باشند.
همانطور که شکل اوربيتال هاي مولکولي استباط مي گردد ، انتقال الکترون از يک اوربيتال مولکولي غير پيوندي به اوربيتال مولکولي ضد پيوندي ? ، احتياج به يک نور يا موج الکترومغناطيس با انرژي کم دارد و بر عکس . انتقال الکتروني از اوربيتال مولکولي پيوند ? به *? به يک موج با انرژي بيشتر نياز دارد .
انتقال الکتروني *? ? ? و *? ? ? به انرژي بالايي نياز دارند که اساسا به وسيله تابش ماوراي بنفش تأمين مي گردد .
انتقالات *? ? n در طيف يک ماده در طول موج هاي بلندتري نسبت به *? ? ? و يا *? ? ? روي مي دهد که اغلب در ناحيه ي مرئي مي باشد .
طيف الکتروني يک مولکول تعداد زيادي از نوار هاي جذبي را نشان مي دهد که داراي شدت هاي مختلفي هستند و به طور جزئي همپوشاني کرده اند.
در واقع هر يک از انتقال هاي الکتروني فقط به يک نوار خاص مربوط است ، اما تغييرات همزمان در حرکت هاي ارتعاشي و چرخشي نيز بر روي اين انتقالات الکتروني اثر مي گذارد و در نتيجه به وضوح مشخص و ظاهر نمي شوند.

2-4-1 انواع انتقالات الکتروني
1-2-4-1 انتقالات *? ? ?
در اين انتقالات يک الکترون در اوربيتال هاي پيوندي ? با جذب تابش الکترومغناطيس به اوربيتال هاي ضد پيوندي *? انتقال پيدا مي نمايد . انرژي لازم براي اين انتقال زياد و با فرکانس هاي امواج الکترومغناطيس در ناحيه ماورا بنفش مطابقت دارد . با توجه به اينکه حداکثر جذب مربوط به انتقالات الکتروني *? ? ? هيچ وقت در ناحيه مرئي اتفاق نمي افتد ، در نتيجه در ترکيباتي که چنين انتقالاتي وجود داشته باشد ، رنگي ديده نمي شود .
2-2-4-1 انتقالات *? ? n
در مولکول هايي که فقط پيوند ? دارند و حاوي اتم هايي با جفت الکترون هاي غير پيوندي مي باشند اين انتقالات ديده مي شوند . انتقال *? ? n به انرژي کمتر از انتقال کمتر از *? ? ? نياز دارد . اما اين نوع انتقال نيز در ناحيه ماوراي بنفش قرار مي گيرد و در ناحيه مرئي طيف قرار نمي گيرد .
3-2-4-1 انتقالات *? ? n و *? ? ?
ترکيباتي که رنگي ديده مي شوند بر پايه اين گونه انتقالات الکتروني هستند ، زيرا انرژي لازم براي اين گونه انتقالات در ناحيه طيفي قرار مي گيرد که مربوط به نور مرئي و ماوراي بنفش نزديک مي باشد .
هر دو انتقال به يک گروه عامل نياز دارند که داراي پيوند غير اشباع ? باشد و در انتقال *? ? n مولکول بايد داراي اتمي با جفت الکترون هاي غير پيوندي باشد که طبق گفته هاي قبلي ، کروموفور يا رنگساز به اين اطلاق مي گردد .
موقعيت و شدت نوار جذبي يک کروموفور را مي توان با اتصال گروه هاي استخلافي به جاي هيدروژن در ساختمان اصلي کروموفور تغيير داد . ممکن است گروه هاي استخلافي خود باعث جذب تابش ماوراي بنفش نشوند ولي حضور آن ها باعث تغييري در جذب کروموفور اصلي مي گردد .

شکل 9-1 : انتقالات الکتروني
3-4-1 ارتباط ساختار مولکول با ?max
تغييرات ناچيز در ساختار مولکول يک ماده ، که نور را جذب مي کند باعث ايجاد تغييرات max? و شدت جذب نور مي گردد که اگر تغييرات مکان ?max به طرف موج هاي بلندتر باشد به اثر باتوکروميک معروف است که باعث پر رنگ شدن جسم مي گردد ( يعني رنگ از آبي به طرف ناحيه قرمز جابه جا مي شود ) و اگر تغيير مکان max? به طرف طول موج هاي کوتاه تر باشد اثر هيپسو کروميک ناميده مي شود که رنگ از ناحيه قرمز به ناحيه آبي حرکت مي کند.

شکل 10-1 : طيف طول موج ناحيه مرئي

مولکولهايي که فقط پيوند ? سيگما دارند ?E زياد است و در ناحيه مرئي جذب نشان نمي دهد و همچنين در مولکول هاي ساده اي که تعداد کمي پيوند ? دارند جذب در ناحيه ماوراي بنفش اتفاق مي افتد و ماده رنگي ديده نمي شود ، اما با زياد شدن تعداد پيوند هاي ? و مزدوج شدن آن ها با يکديگر max? به طرف طول موج هاي بلندتر جابه جا مي گردد و ماده کم کم رنگي مي گردد.

شکل 11-1 : طول موج نواحي مختلف

کلي ترين دسته بندي رنگ ها

شکل 12-1 : دسته بندي رنگ

تمامي عوامل رنگي را مي توان به دو دسته کلي تقسيم کرد:
طبيعي يا سنتزي
آلي يا معدني
امروزه ديگر استفاده از رنگ هاي آلي استخراج شده از طبيعت به شيوه ي سنتي بسيار دشوار بوده و مقرون به صرفه نيست.
اما در مقابل ، همين مواد در قياس صنعتي و در کارخانه ها به سهولت انجام پذير است . ضمنا لازم به ذکر است که هم شکل کريستالي ( بلوري ) و هم ابعاد مواد رنگي سنتز شده و صنعتي بسيار مطلوبتر از انواع طبيعي آن خواهد داشت و هم درجه خلوص آن ها بسيار بيشتر از ترکيبات استخراج شده ي مشابه از طبيعت را دارد.
نکته ي ديگر درباره ي تمايزات ميان رنگ هاي آلي و معدني است . به طور تجربي اثبات شده است که درخشش و وضوح در رنگ هاي آلي مشهود تر از رنگ هاي معدني است در حالي که ثبات نوري و حرارتي ذرات معدني پيش از ترکيبات آلي است .
البته ما در اينجا از بررسي رنگ هاي معدني صرف نظر کرده و توجه خود را معطوف به رنگ هاي
آزو به عنوان مهمترين گروه رنگ هاي آلي مي نماييم که مرتبط با پژوهش تجربي ما هستند .

اجزاي رنگ
هيچ پوششي متنوع تر از رنگ نيست و رنگ هاي صنعتي شامل چهار جزء اصلي مي باشد .

1-6-1 رنگدانه ها
ماده سياه رنگي نا محلول در

دیدگاهتان را بنویسید