ООО 'Имидж-Галант' / Online библиотека / Глава 1 / О теории цветности органических соединений /  Отделка кож / Глава 1 / О теории цветности органических соединений
ООО 'Имидж-Галант' / Online библиотека / Глава 1

     Цвет окружающих нас тел обусловлен как их химическим строением, так и характером падающих на них световых лучей [2]. Если белый свет, попадая на какое-либо твердое тело, полностью рассеивается им, то оно кажется нашему глазу бесцветным, неокрашенным. Если тело поглощает падающие лучи, то создается впечатление черного тела. Тела, поглощающие одну часть световых лучей и рассеивающие другую их часть, кажутся нашему глазу цветными, или окрашенными. Мы видим предмет благодаря его цвету. Таким образом, цвет тела является результатом избирательного поглощения им световых лучей определенных длин волн, или фотонов, квантов энергии определенной величины. Цвет вызывает определенное зрительное ощущение в соответствии со спектральным составом отражаемого или испускаемого излучения. При выборе цвета в первую очередь нужно учитывать его эстетическое воздействие на человека. Каждый цвет имеет определенную эмоциональную окраску (например, цвета желтый и красный являются активными, возбуждающими, зеленый и синий - менее активными, успокаивающими, ослабляющими возбуждение).
     Большое влияние на восприятие цвета оказывает структура поверхности окрашенного материала, его фактура, так как каждая поверхность создает определенный оптический эффект. Поверхность может быть гладкой, шероховатой, ворсистой, иметь выпуклости и вогнутости. Гармоничное цветовое решение обусловливается свойствами материала и структурой поверхности.
     Множество цветовых оттенков может быть получено путем смешения цветов. Используя закономерности смешения цветов, можно быстро и целенаправленно получать любой цвет.
     В основе современной теории цветности лежит представление об особом электронном состоянии молекул органических соединений, которое возникает при наличии достаточно длинной цепи сопряженных двойных связей и присоединенных к ней электронно-донорных и электронно-акцепторных заместителей и определяет способность органических соединений поглощать свет. При этом большая роль отводится смещению валентных электронов и перераспределению плотности электронного облака между хромофорами.
     Поглощение молекулами ультрафиолетовых и видимых лучей спектра сопровождается возбуждением внешних электронов молекул, передачей энергии света молекулам вещества и их возбуждением. Неокрашенные тела поглощают только короткие ультрафиолетовые лучи, обладающие большой энергией, причем энергия видимого света недостаточна для возбуждения менее подвижных внешних электронов молекул бесцветных тел. Окрашенные тела поглощают и более длинные лучи видимого света, так как внешние электроны их молекул обладают большей подвижностью. Увеличенная подвижность объясняется наличием ароматических ядер и гетероциклов в молекулах красителей.
     Кроме внешних электронов, в поглощении света участвуют атомы и части молекул, совершающие колебательное и вращательное движения. Поглощение света является результатом суммарного взаимодействия внешних электронов, атомов и молекул с частицами света (фотонами). Энергия фотонов должна быть равна энергии возбуждения молекулы, причем возбуждению каждой молекулы соответствует поглощение фотона с определенной длиной волны.
     Чем слабее электроны связаны с ядром, тем легче они изменяют свое движение, т. е. возбуждаются под действием света, и тем меньше энергия, необходимая для возбуждения этих электронов. В молекулах красителей, кроме атомов углерода, находятся атомы азота, серы, кислорода, которые содержат пары электронов, не связанные химически с другими атомами. Это вызывает смещение электронов в молекуле красителя и способствует повышению возбудимости электронов и углублению цвета.
     Таким образом, поглощение света органическими соединениями зависит от перехода в возбужденное состояние электронов, участвующих в процессах смещения в системах сопряженных связей; всякое изменение молекулы, в котором участвуют эти электроны, обусловливает цвет вещества [2].
     В ранних теориях цветности отмечалась зависимость между химическим строением молекул органических соединений и их способностью избирательно поглощать световые лучи. Это положение впервые было отмечено А. М. Бутлеровым в 1864 г. Он установил факт ненасыщенности молекул веществ, обладающих цветом. Русский ученый П. П. Алексеев (1876 г.) развил этот взгляд и отметил, что для образования интенсивно окрашенных соединений необходимо, чтобы в них наряду с ненасыщенными заместителями, такими, как нитро -NО2, нитрозо -NО, карбонильная, этиленовая -СН=СН- и другие группы, находились и такие заместители, как окси -ОН и амино NН2 группы. Эти идеи получили законченное выражение в хромофорно-ауксохромной теории, сформулированной в 1876 г. немецким ученым О. Виттом. Согласно этой теории цвет органических соединений объясняется наличием в их молекулах упомянутых выше ненасыщенных групп. Эти группы были названы хромофорами - носителями цветности (от греческих слов chroma - цвет и phoros - несущий). Окрашенные соединения, содержащие хромофоры, называются хромогенами. Они еще не являются красителями, так как обладают малоинтенсивной окраской и не имеют сродства к волокнам. Для превращения хромогена в краситель в его молекулу необходимо ввести ауксохромы - усилители цвета (от греческого слова auxano - увеличиваю). К ауксохромам относятся группы: амино -NН2, окси -ОН, сульфогидрильные -SН, сульфо SОзН и др. Схематически молекулу красителя можно написать в следующем виде:

     Хромофорно-ауксохромная теория цветности оказала большое влияние на развитие химии красителей, позволила систематизировать и классифицировать их. При дальнейшем развитии теории цветности пытались установить зависимость между изменением связей в молекуле и поглощением света.
     Современная теория цветности основана на том, что способность органических соединений поглощать свет определяется особым электронным состоянием их молекул, которое возникает при наличии достаточно длинной цепи сопряженных двойных связей и присоединенных к ней электронно-донорных и электронно-акцепторных или электронофильных заместителей.
     Поэтому при крашении необходимо учитывать не отдельные группы, играющие роль цветоносителей или цветоусилителей, а единую хромофорную систему, включающую все элементы, при взаимодействии которых создаются необходимые условия для достаточного поглощения света в видимой части спектра.
     В развитии теории цветности важную роль сыграла квантовая теория, которая позволила вычислить с достаточным приближением длины волн молекул красителей. С помощью квантовой теории установлена линейная зависимость между длинами волн и числом двойных связей в молекуле.