El color de los productos químicos es una propiedad física de los productos químicos que en la mayoría de los casos proviene de la excitación de los electrones debido a la absorción de energía realizada por el producto químico. Lo que ve el ojo no es el color absorbido, sino el color complementario de la eliminación de las longitudes de onda absorbidas . Esta perspectiva espectral se observó por primera vez en espectroscopía atómica .
El estudio de la estructura química por medio de la absorción y liberación de energía se conoce generalmente como espectroscopia .
Teoría
Todos los átomos y moléculas son capaces de absorber y liberar energía en forma de fotones , acompañada de un cambio de estado cuántico. La cantidad de energía absorbida o liberada es la diferencia entre las energías de los dos estados cuánticos. Hay varios tipos de estados cuánticos, incluidos, por ejemplo, los estados rotacional y vibratorio de una molécula. Sin embargo, la liberación de energía visible para el ojo humano, comúnmente conocida como luz visible, abarca las longitudes de onda de aproximadamente 380 nm a 760 nm, dependiendo del individuo, y los fotones en este rango generalmente acompañan a un cambio en el estado cuántico del orbital atómico o molecular . La percepción de la luz se rige por tres tipos de receptores de color en el ojo, que son sensibles a diferentes rangos de longitud de onda dentro de esta banda.
La relación entre energía y longitud de onda está determinada por la relación de Planck-Einstein
donde E es la energía del cuanto ( fotón ), f es la frecuencia de la onda de luz, h es la constante de Planck , λ es la longitud de onda y c es la velocidad de la luz .
Las relaciones entre las energías de los diversos estados cuánticos se tratan mediante el orbital atómico , el orbital molecular , la teoría del campo de ligandos y la teoría del campo cristalino . Si los fotones de una determinada longitud de onda son absorbidos por la materia, entonces cuando observamos la luz reflejada o transmitida a través de esa materia, lo que vemos es el color complementario , formado por las otras longitudes de onda visibles restantes. Por ejemplo, el betacaroteno tiene una absorción máxima a 454 nm (luz azul), por lo que la luz visible que queda aparece de color naranja.
Colores por longitud de onda
A continuación se muestra una tabla aproximada de longitudes de onda, colores y colores complementarios. Esto utiliza las ruedas de color científicas CMY y RGB en lugar de la rueda de color RYB tradicional . [1]
Longitud de onda (nm) | Color | Color complementario | ||
---|---|---|---|---|
400–424 | Violeta | Amarillo | ||
424–491 | Azul | naranja | ||
491–570 | Verde | rojo | ||
570–585 | Amarillo | Violeta | ||
585–647 | naranja | Azul | ||
647–700 | rojo | Verde |
Esto solo se puede usar como una guía muy aproximada, por ejemplo, si se absorbe un rango estrecho de longitudes de onda dentro de la banda 647-700, entonces los receptores azul y verde se estimularán por completo, haciendo cian, y el receptor rojo se estimulará parcialmente. , diluyendo el cian a un tono grisáceo.
Por categoria
La gran mayoría de los compuestos inorgánicos simples (por ejemplo, cloruro de sodio ) y orgánicos (por ejemplo, etanol) son incoloros. Los compuestos de metales de transición a menudo se colorean debido a las transiciones de electrones entre orbitales d de diferente energía. (Ver metal de transición # Compuestos coloreados ). Los compuestos orgánicos tienden a colorearse cuando hay una conjugación extensa , lo que hace que disminuya la brecha de energía entre HOMO y LUMO , llevando la banda de absorción de los rayos UV a la región visible. De manera similar, el color se debe a la energía absorbida por el compuesto, cuando un electrón pasa del HOMO al LUMO. El licopeno es un ejemplo clásico de un compuesto con conjugación extensa (11 dobles enlaces conjugados), dando lugar a un color rojo intenso (el licopeno es el responsable del color de los tomates ). Los complejos de transferencia de carga tienden a tener colores muy intensos por diferentes razones.
Ejemplos de
Nombre | Fórmula | Color | |
---|---|---|---|
Metales alcalinotérreos | M 2+ | Incoloro | |
Escandio (III) | Sc 3+ | Incoloro | |
Titanio (III) | Ti 3+ | Violeta | |
Titanio (IV) | Ti 4+ | Incoloro | |
Titanyl | TiO 2+ | Incoloro | |
Vanadio (II) | V 2+ | Lavanda | |
Vanadio (III) | V 3+ | Verde grisáceo oscuro | |
Vanadyl (IV) | VO 2+ | Azul | |
Vanadio (IV) ( vanadita ) | V 4O2− 9 | marrón | |
Vanadio (V) ( pervanadyl ) | VO+ 2 | Amarillo | |
Metavanadate | VO- 3 | Incoloro | |
Orthovanadate | VO3− 4 | Incoloro | |
Cromo (II) | Cr 2+ | Azul brillante | |
Cromo (III) | Cr 3+ | Azul-verde-gris | |
Hidróxido de cromo (III) | Cr (OH) 6 3− | amarillento | |
Monocromático | CrO2− 4 | Amarillo | |
Dicromato | Cr 2O2- 7 | naranja | |
Manganeso (II) | Mn 2+ | Rosa palido | |
Manganeso (III) | Mn 3+ | carmesí | |
Manganato (V) | MnO3− 4 | Azul profundo | |
Manganato (VI) | MnO2− 4 | Verde oscuro | |
Manganato (VII) ( permanganato ) | MnO- 4 | Morado oscuro | |
Hierro (II) | Fe 2+ | Verde muy pálido | |
Fluoruro de cobalto (II) | Co 2+ | Rosa | |
Amina de cobalto (III) | Co (NH 3)3+ 6 | Amarillo naranja | |
Níquel (II) | Ni 2+ | Verde claro | |
Complejo de amina de níquel (II) | Ni (NH 3)2+ 6 | Lavanda / azul | |
Complejo de cobre (I) amina | Cu (NH 3)+ 2 | Incoloro | |
Cobre (II) | Cu 2+ | Azul | |
Complejo de amina de cobre (II) | Cu (NH 3)2+ 4 | Azul índigo | |
Cloruro de cobre (II) | CuCl2− 4 | Azul verde | |
Zinc (II) | Zn 2+ | Incoloro | |
Plata (I) | Ag + | Incoloro | |
Plata (III) en conc. HNO 3 | Ag 3+ | Marron oscuro |
Sin embargo, es importante tener en cuenta que los colores elementales variarán dependiendo de con qué se complejen, a menudo así como de su estado químico. Un ejemplo con vanadio (III); El VCl 3 tiene un tono rojizo distintivo, mientras que el V 2 O 3 aparece negro.
Sales
Predecir el color de un compuesto puede resultar extremadamente complicado. Algunos ejemplos incluyen:
- El cloruro de cobalto es de color rosa o azul según el estado de hidratación (azul seco, rosa con agua) por lo que se utiliza como indicador de humedad en gel de sílice.
- El óxido de zinc es blanco, pero a temperaturas más altas se vuelve amarillo, volviendo al blanco cuando se enfría.
Nombre | Fórmula de las sales correspondientes | Color | Imagen |
---|---|---|---|
Cloruro de hierro (III) hexahidrato | FeCl 3 · 6H 2 O | Amarillo marron | |
Anhidrato de cloruro de hierro (III) | FeCl 3 | Negro | |
Sulfato de cromo (III) | Cr 2 (SO 4 ) 3 | Verde oscuro | |
Anhidrato de sulfato de cobre (II) | CuSO 4 | blanco | |
Sulfato de cobre (II) pentahidratado | CuSO 4 · 5H 2 O | Azul | |
Benzoato de cobre (II) | Cu (C 7 H 5 O 2 ) 2 | Azul | |
Cloruro de cobalto (II) | CoCl 2 | Azul profundo | |
Cloruro de cobalto (II) hexahidrato | CoCl 2 · 6H 2 O | Magenta profundo | |
Cloruro de manganeso (II) tetrahidrato | MnCl 2 · 4H 2 O | Rosa | |
Cloruro de cobre (II) dihidrato | CuCl 2 · 2H 2 O | Azul verde | |
Cloruro de níquel (II) hexahidratado | NiCl 2 · 6H 2 O | Verde | |
Yoduro de plomo (II) | PbI 2 | Amarillo |
Iones en llamas
Nombre | Fórmula | Color | |
---|---|---|---|
Litio | Li | rojo | |
Sodio | N / A | Amarillo naranja | |
Magnesio | Mg | Blanco brillante | |
Potasio | K | Lila / violeta | |
Calcio | California | Rojo ladrillo | |
Rubidio | Rb | Rojo violáceo | |
Estroncio | Sr | rojo | |
Cesio | Cs | Azul claro | |
Bario | Licenciado en Letras | Verde amarillo | |
Cobre | Cu | Azul / Verde (a menudo con destellos blancos) | |
Dirigir | Pb | Gris blanco |
Gases
Nombre | Fórmula | Color | |
---|---|---|---|
Hidrógeno | H 2 | incoloro | |
Oxígeno | O 2 | incoloro | |
Ozono | O 3 | muy azul pálido | |
Flúor | F 2 | amarillo muy pálido / marrón | |
Cloro | Cl 2 | amarillo verdoso | |
Bromo | Br 2 | rojo marrón | |
Yodo | Yo 2 | morado oscuro | |
Dioxido de cloro | ClO 2 | amarillo intenso | |
Monóxido de dicloro | Cl 2 O | marrón / amarillo | |
Dioxido de nitrogeno | NO 2 | marron oscuro | |
Trifluoronitrosometano | CF 3 NO | azul profundo | |
Diazometano | CH 2 N 2 | amarillo |
Pruebas de perlas
Una variedad de colores, a menudo similares a los colores que se encuentran en una prueba de llama, se producen en una prueba de cuentas, que es una prueba cualitativa para determinar metales. Un asa de platino se humedece y se sumerge en un polvo fino de la sustancia en cuestión y bórax . El bucle con los polvos adheridos se calienta luego en una llama hasta que se fusiona y se observa el color de la perla resultante.
Metal [3] | Llama oxidante | Reducir la llama |
---|---|---|
Aluminio | incoloro (frío y caliente), opaco | incoloro, opaco |
Antimonio | incoloro, amarillo o marrón (caliente) | gris y opaco |
Bario | incoloro | |
Bismuto | incoloro, amarillo o pardusco (caliente) | gris y opaco |
Cadmio | incoloro | gris y opaco |
Calcio | incoloro | |
Cerio | al rojo vivo) | incoloro (frío y caliente) |
Cromo | Amarillo oscuro (caliente), verde (frío) | verde (frio y caliente) |
Cobalto | azul (caliente y frio) | azul (caliente y frio) |
Cobre | verde (caliente), azul (frío) | rojo, opaco (frío), incoloro (caliente) |
Oro | dorado (caliente), plateado (frío) | rojo (frio y caliente) |
Hierro | amarillo o rojo pardusco (frío y caliente) | verde (frio y caliente) |
Dirigir | incoloro, amarillo o pardusco (caliente) | gris y opaco |
Magnesio | incoloro | |
Manganeso | violeta (frío y caliente) | incoloro (frío y caliente) |
Molibdeno | incoloro | amarillo o marrón (caliente) |
Níquel | marrón, rojo (frío) | gris y opaco (frío) |
Silicio | incoloro (frío y caliente), opaco | incoloro, opaco |
Plata | incoloro | gris y opaco |
Estroncio | incoloro | |
Estaño | incoloro (frío y caliente), opaco | incoloro, opaco |
Titanio | incoloro | amarillo (caliente), violeta (frío) |
Tungsteno | incoloro | marrón |
Uranio | Amarillo o pardusco (caliente) | verde |
Vanadio | incoloro | verde |
Referencias
- ^ http://www.sapdesignguild.org/resources/glossary_color/index1.html
- ^ Pruebas de llama en chemguide.co.uk
- ^ Manual CRC de química y física . Prensa CRC. 1985. ISBN 0-8493-0466-0.