第六章染料与颜料教程方案.ppt

中国古代色彩技术 各种矿物颜料 中国五色图 古希腊四色说 五色与五行、五方的关系图 传统染色技术和色彩文化的主体在先秦时期就已经形成。 根据染料产品的应用和性质的分类，作为冠称即酸性、中性、直接、分散、还原、活性、硫化等。 色称采用30个色泽名称：金黄、嫩黄、深黄、橙、大红、红、桃红、玫瑰、品红、红紫、枣红、紫、翠蓝、湖蓝、艳蓝、蓝、深蓝、艳绿、绿、深绿、黄棕、红棕、棕、深棕、橄榄、橄榄绿、草绿、灰、黑等。 色泽的形容词采用“嫩”、“艳”、“深”三个字。 四、染料的发色 （一） 光的性质 光具有波粒二相性。光的微粒性是指光有量子化的能量，这种能量是不连续的。不同频率或波长的光有其最小的能量微粒，这种微粒称为光量子，或称光子。光的波动性是指光线有干涉、绕射、衍射和偏振等现象，具有波长和频率。 光的波长λ和频率ν之间有如下关系式： 在光化学反应中，光是以光量子为单位被吸收的。一个光量子的能量表示为： 可见光不同光谱区域的波长和频率 （二）光和色的关系 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。 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。 如果溶液的浓度为c (mol/L)，光线通过溶液时通道长度为l (cm)，则有： 该式称为朗伯特-比尔（Lambert-Beer）定律。其中，ε为摩尔吸收率或摩尔消光系数，它是溶质对某一单色光吸收强度特性的衡量，是吸收光的物质的特征常数，仅与吸收光物质的性质和光的波长有关。ε的最大值（εmax）以及出现最高吸收时的波长（λmax），表示物质吸收带的特性值。λmax说明染料基本颜色。 最大吸收波长λmax的增长或减短，染料的色调就改变。一般黄、橙、红称浅色；绿、青、蓝称深色。所以染料最大吸收波长增大，色调就加深；反之染料最大吸收波长减短，色调就变浅。 （三）染料的结构和颜色的关系 1 、染料的发色理论概述 染料的颜色和染料分子结构有关。早期的染料发色理论主要有：发色团和助色团学说，醌构理论，染料发色的价键理论和分子轨道理论。从早期的学说反映有机化合物的颜色和分子结构外在关系的某些经验规律，发展到物质结构内部能级跃迁所需能量的微观内在规律。 （1） 发色团学说 德国人维特（O.N.Witt）的发色团和助色团学说认为：有机化合物的颜色是双键引起的，这些双键基团称作发色团，含发色团的分子称发色体。发色团如： 、 、 、 、 和 等。 增加共轭双键则颜色加深，羰基增加颜色也加深；当引入另外一些基团时，也使发色体颜色加深，这些基团称为助色团，如氨基、羟基和它们的取代基、卤代基等。例如： （2） 醌构理论 醌构理论是英国人阿姆斯特朗（Armstrong）于1888年提出的，认为分子中由于醌构的存在而产生颜色。如对苯醌是有色的，在解释芳甲烷染料和醌亚胺染料的颜色时，得到应用。 （3） 发色理论的量子化概念 根据量子力学，可以准确计算出物质分子中电子云分布情况，定量地研究分子结构与发色的关系，认为染料分子的颜色是基于染料分子吸收光能后，分子内能发生变化而引起价电子跃迁的结果。1927年提出了染料发色的价键理论和分子轨道理论。 从原子结构理论可知，原子中的电子在一定的电子轨道上运动，具有一定的运动状态，这些运动状态各有其相应的能量，包括电子能量(Ｅe)、振动能量(Ｅv)和转动能量(Ｅr)。它们的变化都是量子化的、阶梯式的、不连续的。这种能量的高低叫能级。通常分子总处在最低能量状态，这种能量状态叫基态。分子吸收一定波长的光后，激发至较高的能态，叫激发态。激发态与基态的能级差为ΔE，与吸收光的波长之间的关系为： 分子轨道理论认为，染料分子的m个原子轨道线性组合，得到m个分子轨道，其中有成键、非