Bojilo: razlika između inačica
Izbrisani sadržaj Dodani sadržaj
Nadopunio Bojilo |
|||
Redak 4:
[[datoteka:Purple Purpur.jpg|mini|desno|300px|[[Purpur]]no obojene tkanine.]]
[[datoteka:Simple reflectance.svg|mini|desno|300px|[[Svjetlost]]i različitih [[valna duljina|valnih duljina]] ([[boja]]) upadaju u bojilo. Ovo bojilo upija crvenu i zelenu svjetlost, ali odbija plavu, stvarajući plavu boju bojila.]]
[[datoteka:Bojila 01.png|mini|desno|300px|Primjeri nekih [[organski spoj|organskih molekula]].]]
[[datoteka:Bojila 02.png|mini|desno|300px|Pomak područja apsorpcije [[svjetlost]]i prema većim [[valna duljina|valnim duljinama]].]]
[[datoteka:Bojila 03.png|mini|desno|300px|[[Konjugacija (kemija)|Konjugirani lanci]] s [[dušik]]ovim i [[kisik]]ovim [[atom]]ima.]]
[[datoteka:Bojila 04.png|mini|desno|300px|P-nitrotoluen (V) je vrlo slabo svijetložuto obojen, dok je p-nitranilin (VI) narančastožut, a njegov kation (VII) svijetložut.]]
[[datoteka:Bojila 05.png|mini|desno|300px|[[Boja]] se produbljuje kad je usamljeni [[elektron]]ski par olabavljen prisutnošću [[Električni naboj|negativnog naboja]].]]
[[datoteka:Alizarin-sample.jpg|mini|desno|300px|[[Alizarin]] je jedna od najstarijih i najviše upotrebljavanih prirodnih [[boja]], koja se od davnina dobivala iz korijena broća - [[bojadisarski broć]] ([[Latinski jezik|lat]]. ''Rubia tinctorum'').]]
Line 20 ⟶ 32:
Nositelji su obojenosti u bojilu [[kromofor]]i, svojstvene nezasićene [[atom]]ske skupine (na primjer [[Azo-bojila|azo]], [[nitro-spojevi|nitro]], [[nitrozo-spojevi|nitrozo]], [[Karbonilna skupina|karbonilna]]), koje su obično povezane s [[Aromatski spojevi|aromatskim jezgrama]] i pospješuju [[mezomerija|mezomeriju]] u [[Konjugacija|konjugiranom]] sustavu. Osim što treba sadržavati kromofor, neka [[kemijska tvar]] može biti bojilo u [[tehnika|tehničkom]] smislu ako postoji mogućnost da se veže i ugradi u [[materijal]]. <ref> '''bojila''', [http://www.enciklopedija.hr/Natuknica.aspx?ID=8466] "Hrvatska enciklopedija", mrežno izdanje, Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, pristupljeno 27. 7. 2020. </ref>
Bojila su [[Kemijska tvar|kemijske tvari]] koje [[Apsorpcija (razdvojba)|apsorbiraju]] (upijaju) [[svjetlost]] u [[svjetlost|vidljivom dijelu]] [[Spektar (fizika)|spektra]] te su stoga obojene, a imaju sposobnost da [[boja|boje]] tekstilna vlakna ili druge materijale manje ili više trajno, ulazeći s obojanim materijalom u [[Kemijska veza|kemijsku vezu]] ili vežući se na nj stalnim [[fizika|fizičkim]] [[sila]]ma. <ref> "Tehnička enciklopedija" ('''Bojila'''), glavni urednik Hrvoje Požar, Grafički zavod Hrvatske, 1987.</ref>
== Boja i građa organskih molekula ==
Neka je [[kemijska tvar]] obojena ako djelomično (selektivno) upija ([[Apsorpcija (razdvojba)|apsorbira]]) [[Svjetlost|vidljivo svjetlo]], to jest ako [[elektromagnetsko zračenje]] određenih [[valna duljina|valnih duljina]] između 380 i 760 [[metar|nm]] upija, a propušta ili odbija ([[refleksija|reflektira]]) elektromagnetsko zračenje ostalih valnih duljina u tom dijelu [[Spektar (fizika)|spektra]]; to [[zračenje]] kad djeluje na [[Mrežnica (oko)|mrežnicu ljudskog oka]] izaziva [[Osjeti|osjet]] (kromatske) boje. [[Boja]] koju doživljava promatrač odgovara boji apsorbiranog svjetla, na primjer ako [[tvar]] apsorbira modro svjetlo valne duljine 480 nm, ona (osvijetljena bijelim svjetlom) izgleda narančastožuta. Tvari čije molekule apsorbiraju [[foton]]e valnih duljina izvan područja vidljivog svjetla, bilo u [[Ultraljubičasto zračenje|ultraljubičastom]] (valna duljina ispod 380 nm) bilo u [[Infracrveno zračenje|infracrvenom području]] (iznad 760 nm), izgledaju ljudskom oku bezbojne, ali se takva apsorpcija [[energija|energije]] zračenja može mjeriti pogodnim [[mjerni instrument|mjernim instrumentima]]. Sposobnost neke molekule da apsorbira fotone energije zračenja zavisi od njene sposobnosti da pređe u pobuđeno stanje, to jest od mogućnosti da neki njen [[elektron]] pređe na molekularnu orbitu višeg [[Energijske razine|energetskog stanja]] nego što ga on zauzima u normalnom, nepobuđenom ili osnovnom stanju molekule. Pretpostavlja se da takav prijelaz može uzrokovati samo foton čiji je sadržaj energije točno jednak razlici između energije elektrona na pobuđenom i njegove energije na nepobuđenoj energijskoj razini. Mogući su dakle samo prelazi elektrona za koje je:
:<math> \lambda = \frac{h \cdot c}{\Delta E}</math>
gdje je ''λ'' - [[valna duljina]] apsorbiranog [[foton]]a, ''h'' - [[Planckova konstanta]], ''c'' - [[brzina svjetlosti]], a ''ΔE'' - razlika između energija elektrona u normalnoj i pobuđenoj razini.
Oni [[organski spoj]]evi koji u svojim molekulama imaju samo σ-veze sadržavaju čvrsto vezane [[elektron]]e. [[Energijske razine]] koji tim elektronima stoje na raspolaganju udaljeni su jedan od drugog, njihove razlike ''ΔE'' su velike te odgovaraju vrlo malim vrijednostima valne duljine ''λ''. Zbog toga takve tvari apsorbiraju samo u dalekom ultraljubičastom području (duljina vala ispod 150 nm). π-elektroni su, općenito uzevši, slabije vezani i njima raspoložive energijske razine manje su udaljene jedne od drugih, pa se apsorpcija pomiče prema većim valnim duljinama, to jest prema vidljivom dijelu spektra. Ako molekula sadrži nekoliko [[Kemijska veza|dvostrukih veza]], ta je pojava jače izražena, osobito ako su te dvostruke veze konjugirane. Tako [[etilen]] H<sub>2</sub>C=CH<sub>2</sub> apsorbira zračenje valne duljine 175 nm, [[butadien]] H<sub>2</sub>C=CH—CH=CH<sub>2</sub> zračenje valne duljine 220 nm, heksatrien H<sub>2</sub>C=CH—CH=CH—CH=CH<sub>2</sub> zračenje valne duljine 258 nm i tako dalje. U [[ugljikovodici]]ma s duljim konjugiranim lancem energijske razine π-elektrona su tako blizu jedan drugome da vrijednost razlike između njihovih energija odgovara valnim duljinama vidljivog svjetla, pa su takve tvari obojene. Tako na primjer l,8-difeniloktatetraen-l,3,5,7 apsorbira svjetlost valne duljine 434 nm, te je žuto obojen. Odlučna pri tom je razlika između osnovnog (nepobuđenog) i prvog pobuđenog energetskog nivoa. Tvar koja apsorbira u vidljivom dijelu spektra mora imati bar jednu energijsku razinu koja sadrži od 160 do 470 [[Džul|kJ]]/[[Mol (mjerna jedinica)|mol]] više energije od osnovnog. Kako i osnovno stanje i prvo pobuđeno stanje neke molekule svako za sebe sadrže različita stanja [[Rotacijska spektroskopija|rotacijske]] i [[Vibracijska spektroskopija|vibracijske]] energije, apsorpcija nije ograničena na određenu oštru valnu duljinu, nego je proširena na manje ili više široku [[Apsorpcijska spektroskopija|apsorpcijsku vrpcu]].
Za nastajanje boje važna je i prisutnost [[Heterociklički aromatski spojevi|hetero-atoma (N,0,S)]] u konjugiranom lancu. Tako na primjer [[formaldehid]], CH<sub>2</sub>=0 , apsorbira svjetlost s ''λ'' = 190 nm, a i mnogo bliže vidljivom dijelu spektra, sa ''λ'' = 300 nm. Prva od ovih dviju vrpca apsorpcije odgovara vrijednosti od 175 nm za [[etilen]], a potječe vjerojatno od prelaza jednog od valencijskih π-elektrona na višu energijsku razinu. Druga vrpca smatra se da potječe od prelaza jednog labavijeg nevalencijskog p-elektrona [[kisik]]ova atoma na višu energijsku razinu. Kako su ovi elektroni u molekuli slabije vezani nego valencijski elektroni, treba za njihovo prelaženje na višu energijsku razinu manje energije, što odgovara većoj valnoj duljini. Ovakvih nevalencijskih p-elektrona nema u etilenu, pa on zato ni ne pokazuje odgovarajuću apsorpciju. Konjugacija —C=0 pomiče ovu vrpcu koja zavisi od sekundarne apsorpcije prema većim valnim duljinama. Diacetil (I) apsorbira svjetlost s ''λ'' = 280 nm (analogno apsorpciji kod 220 nm u butadienu) i između 400 i 460 nm. Kako se ova druga vrpca nalazi u modroljubičastom području, spoj je žut. Isto je tako žut i p-benzokinon (II) u kojem dva karbonila nisu neposredno jedan uz drugog, ali su ipak konjugirani. Prisutnost N-atoma u konjugiranim sistemima ima sličan utjecaj. Tako na primjer [[stilben]] (III) ima vrpcu apsorpcije kod 300 nm te je bezbojan, a azobenzen (IV) apsorbira kod 450 nm te je narančast.
Povećano područje konjugacije također utječe na pomak područja apsorpcije prema većim valnim duljinama, kako se vidi u nizu (na slici) kondenziranih aromatskih cikličkih sistema.
Područje se konjugacije proširuje i u slučaju kad se u nekom konjugiranom lancu nalaze [[dušik]]ovi ili [[kisik]]ovi atomi s usamljenim elektronskim parovima, to jest p-elektronima koji nisu ušli u valencijsku vezu, kao na primjer u sistemima na slici.
Tako je na primjer p-nitrotoluen (V) vrlo slabo svijetložuto obojen, dok je p-nitranilin (VI) narančastožut, a njegov [[kation]] (VII) svijetložut.
[[Boja]] se produbljuje (to jest apsorpcijska se vrpca pomiče prema većim valnim duljinama) kad je usamljeni elektronski par olabavljen prisutnošću negativnog naboja. Stoga je na primjer p-nitrofenol obojen slabo svijetložuto, a njegov anion izrazito narančastocrveno.
Da bi p-elektroni takvih dušikovih ili kisikovih atoma mogli snažnije djelovati na produbljivanje boje, potrebno je da na drugom kraju konjugiranog lanca bude neki elektronegativni [[atom]] koji teži da privuče elektrone, kao na primjer: = 0: ili = N<sup>+</sup> vezani dvostrukom vezom na konjugirani lanac, preko kojeg se privlačno djelovanje prenosi. Osim veličine područja na kojem se nalaze konjugirani π-elektroni u molekuli, prisutnosti nevalencijskih p-elektrona i prisutnosti elektronegativnih atoma, obojenost može uvjetovati i račvanje konjugacije, odnosno hiperkonjugacija. Tako je na primjer najjednostavniji obojeni ugljikovodik fulven, u kojem račvanje konjugiranog lanca uzrokuje apsorpciju svjetla mnogo većih valnih duljina nego što bi se očekivalo prema apsorpcijama butadiena, heksatriena ili ciklopentadiena. Ovo se račvanje naziva i unakrsna konjugacija: njena prisutnost često dovodi do produbljivanja boje. Smatra se da je to tako na primjer s [[indigo]]m. Djelovanje se hiperkonjugacije na obojenost očituje u činjenici da se metiliranjem amino grupa nekog bojila dobivaju dublje obojeni produkti. Uzrok je tome što (σ-veze CH<sub>3</sub> grupa imaju stanoviti π-karakter, pa se donekle konjugiraju s ostalim π-elektronima, a to dovodi do toga da metilirani produkti apsorbiraju svjetlo većih valnih duljina.
== Podjela ==
| |||