ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Взаимодействие света с веществом из "Химия красителей" Цвет красителей обусловлен тем, что их молекулы в твердом состо-янин и в растворах поглощают только определенную часть падающих на них лучей света. Глаз человека различает лишь часть световых луч ей, относящуюся к видимой области. Эта область составляет небольш ую долю широкого спектра электромагнитных колебаний (распрос траняющегося в пространстве переменного электромагнитного поля). Общая характеристика спектра электромагнитных колебаний представлена в табл. 1, где эт1 колебания охарактеризованы длиной волны X и волновым числом V = 1/л. [c.46] Здесь V — частота колебаний данного излучения v — волновое 1Исло Е — энергия колебаний h — постоянная Планка. [c.46] Любой свет, независимо от длины волны, имеет постоянную ско- рость с = 3,00-101 см1сек. [c.46] Из табл. 1 видно, что различаемая человеческим глагом (видимая) Область спектра располагается между 400 и 800 нм (4000—8000 А). [c.46] Специфические свойства лучей этой области спектра обусловлены их способностью передавать возбуждение по зрительному нерву в головной мозг. Свет с длиной волны менее 400 нм называют ультрафиолетовым, а с длиной волны более 800 нм — инфракрасным. В табл. 2 показаны численные соотношения между длиной волны, волновым числом и частотой колебаний для интервала 300—800 нм... [c.47] Изменение цвета, вызванное поглощением более длинных волн, принято называть углублением цвета (батохромное смещение полосы поглощения, батохромный эффект). Изменение цвета в противоположном направлении, вызывающее поглощение более коротких волн, называют повышением цвета (гипсохромное смещение, гипсохромный эффект) . [c.48] Попадая на вещество, световые лучи (поток фотонов, энергия которых определяется длиной волны) могут отражаться, поглощаться или, в большей или меньшей мере, проходить через слой вещества. В видимой области спектра можно визуально обнаружить и качественно охарактеризовать эти явления. Количественная оценка отражения, поглощения и пропускания света осуществляется с помощью соответствующих приборов. Для обоснования и объяснения этой юценкт необходимо напомнить механизм взаимодействия света с веществом. [c.48] В табл. 1 охарактеризован механизм возникновения электромагнитных колебаний в различных областях спектра. [c.48] В ультрафиолетовой и видимой областях (т. е. между 100 и 800 нм) поглощение фотонов обусловлено их взаимодействием с внешней электронной оболочкой молекул (с валентными электронами). Возбужденные в результате поглощения фотонов электроны могут переходить из одного стационарного состояния в другое эти переходы могут быть связаны и не связаны с излучением. В первом случае молекуляр-иая система испускает или поглощает электромагнитное излучение. Так, например, некоторые вещества в результате поглощения фотонов люминесцируют (см. стр. 379). [c.48] В других веществах при поглощении фотонов возникают тепловые и химические явления. Известно, что поглощение видимого или ультрафиолетового света может вызвать нарушение химических связей, способствует возникновению химических реакций. При поглощении фотонов энергия внутреннего движения составляюших молекулу атомов в результате столкновений между молекулами может также передаваться от одной молекулы к другой. [c.48] Ближнее инфракрасное излучение (800 нм —50 мк) возбуждает. молекулы до высших колебательных состояний, в которых связи ш молекуле деформируются и изгибаются. [c.48] Микроволны (0,005—30 см), энергия которых в расчете на 1 фотон очень мала, переводят молекулы как единое целое на высшие вращательные уровни. [c.48] Процессы, происходящие при взаимодействии фотонов с молекулами веществ, изучаются путем наблюдения спектров поглощение. По спектрам поглощения судят о строении молекул. Технически проще всего наблюдать электронные спектры. Для этого применяются относительно несложные приборы и методы. [c.49] Разность Е называют энергией возбуждения. Она соответствует величине энергии фотона, избирательно поглощаемого данной молекулой, и равна /IV. [c.49] Изучение характера поглощения света веществом дает возможность судить о свойствах и строении молекул данного вещества. Для этого необходимо знать законы поглощения света. Первый из этих основных законов установлен Бугером (1729 г.) и Ламбертом (1760 г.), второй — Бэром (1852 г.). [c.50] Здесь /у — интенсивность падающего света / — интенсивность света, прошедшего через слой исследуемого вещества С — концентрация раствора, г/л I — толщина слоя, см. [c.50] Отношение потока излучения, поглощенного данным телом, к интенсивности исходного потока называют коэффициентом погло-щенит. [c.50] Величину Ок —lgГ называют оптической плотностью. Индекс при О означает, что оптическая плотность зависит от длины волны света, при которой она измерена. [c.51] Мольный коэффициент поглощения (в зарубежной технической тературе—коэффициент погашения, коэффициент экстинкции) Коэффициент пропускания (для данного слоя вещества). ... Оптическая плотность (для данного слоя вещества). [c.51] Следует отметить, что для многих растворов красителей (например, для прямых красителей в концентрированных растворах) закон Бэра не соблюдается, так как происходит ассоциация молекул и поэтому изменяется число поглощающих излучение частиц в единице объема (при неизменной весовой концентрации). Отклонения от закона Бэра могут быть вызваны также тем, что в концентрированных растворах молекулы (или ионы) могут экранировать друг друга. [c.53] Вернуться к основной статье