化的，不连续的。
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分子从基态（E0）跃迁到激发态（E1）所需 的能量（? E）称为激发能。激发能（? E） 也是量子化的。 ? E＝E1－E0＝? Ee＋? Ev+? Er
第二章 染料的颜色与结构
一、颜色与光 电磁波光谱:
§1 颜色基本概念
Kosmic radiation
Gamma radiation
X-Rays
Ultraviolet radiation
visible radiation
Infrared radiation
Radar, TV Radio
Audio Frequencies
（光量子）所组成，因此， 染料分子对光的吸收 也是量子化的，而且染料对光的选择性吸收的性 质与染料分子能量、染料所吸收光子的能量有关。 分子的总能量（ E）由电子能量（ Ee）、振动能量 （Ev）和转动能量（ Er）组成:
E= Ee + Ev + Er 电子能量、振动能量、转动能量的变化也都是 量子
电子跃迁所需能量是不连续的、量子化的。
??? *所需能量最大，约在紫外及远紫外 ；
??? *、n?? *所需能量较小，吸收波长在可见光
范围内，因此，研究 n、?电子的跃迁对有机物结
构与颜色的关系理解具有重要意义，特别是 ??? *
跃迁。染料对光的吸收特性主要是由 ?电子运动
状态决定的。
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（2）分子由基态到激发态的能量变化 按照量子理论，光由无数具有不同能量的微粒光子
当光源移去后，荧光现象消失。 能呈现荧光的物质称为荧光物质。 利用荧光现象，可制备荧光增白剂、荧光染
料等。
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三、光的吸收
在稀溶液状态中，溶液对光的吸收符合朗伯 —比尔 （Lambert －Beer ）定律 : A = lg I0/I = ?cd
A: 吸光度，也称为光密度 I0 ：入射光强度 I：透射光强度 ? ：溶液吸光度或摩尔吸光系数 c ：溶液浓度 d ：液层厚度
Energy distribution
1pm 1nm 1um 1mm 1m
1km 1Mm 1Gm Wavelength
380nm
730nm
可见光谱范围很少
1
光的波长和颜色（色环图）
2
二、光的选择性吸收和补色
当日光照射到物体上时， ? 若光线全部透过物体，则该物体为无色； ? 若光线全部被物体反射，则该物体为白色； ? 若光线全部被物体吸收，则该物体为黑色； ? 若各波段的光仅部分而且按比例被物体吸收，则
著影响，但可使染料可溶，提高染料对某些 纤维的染着性。
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发色团 —NO2
—N = N—
发色体
NO 2 NN
—NO2 —N = N—
NO 2
NN
助色团
染料
—OH
HO
NO 2
—NH2
H2N
NN
—OH —COONa
NO2
NN
COONa OH
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维特的发色团与助色团理论在历史上对染料 化学的发展起过重要的作用。维特的发色 团与助色团这两个名称现在还在被广泛的 使用着，不过它们的涵义已经有了根本的 变化。
现在的发色团是指能对200～1000nm波长的 电磁波发生吸收的基团。而染料主要是对 380～780nm的光波发生吸收。
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二、醌构理论
醌构理论认为有机 物的颜色与分子 中的醌型结构有 关，凡具有醌型 结构的化合物都 有颜色。
-
Cl [
+
(CH 3) 2HN
[ (CH3)2N
许多染料不具有醌 型结构，因此醌 型结构不是有机 物发色的必要条 件。
? = C1 ?1＋C2 ?2＋C3 ?3＋…＋Cj ?j 式中C1、C2、C3、… Cj为各原子轨道的贡献大小。 线性组合后有成键轨道（ ? 1 =?A+?B）和反键轨道（ ? 2
=? A－? B） 电子在分子轨道中遵循保理（ Pauly）原理（电子自旋
方向相反）和能量最低原理。 14
五种分子轨道能级示意图
波长范围 760～ （nm） 647
光谱色
红
647～ 585
橙
585～ 565
黄
565～ 492
绿
492～ 455
青
455～ 424
蓝
424～ 400
紫
补色
蓝绿
青
蓝
紫红
橙
黄
黄绿
染料的颜色是被吸收光的补色。
4
荧光现象 ：有些物质在吸收紫外光后，可将 光线放射出来，所放射出来的光线的波长 较长，处在可见光范围内，呈现闪亮的光， 称为荧光现象。
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在染料化学中，黄橙红称为浅色，绿青蓝称为深 色，即染料的 ?max越大，颜色越深。
黄橙红紫蓝青 绿 最大吸收波长 颜色加深
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§2. 发色理论
一、Witt发色理论(发色团和助色团论 )
1.有机物至少需要含有某些不饱和基团时，才能显出 颜色，这些基团称为发色团，如：
C C、
—CH=CH—、
C O 、 、—N = O、 、—N = N—、
(CH3)2N
Cl
C
+
NH(CH3)2
]
-
Cl
无色
C
+
N(CH 3) 2
]
பைடு நூலகம்
Cl -
孔雀绿
OH
C
N(CH3)2
无色
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三、分子轨道理论
（一）光的选择性吸收
近代发色理论的基本观点是 染料对光发生选择性吸收， 并且所吸收的波长在可见光范围内 。
这一发色理论是以分子轨道理论为基础的。
（1）分子轨道理论认为分子轨道是原子轨道的线性组 合。
物体为灰色； ? 若物体选择性地吸收某一部分的光，则物体显出
彩色。 物体对光没有选择性吸收时，物体的颜色为非彩色。
故黑、白、灰色为非彩色，又称为中性色。 颜色是彩色和非彩色的总称。
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补色：在可见光范围内，若两种不同颜色的光混合在 一起成为白光，则这两种颜色互为补色。在色环图 中，对角的颜色互为补色。
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lg? ～ ?曲线
染料的颜色用最大吸收波长 ? max表示。 深色效应 ：染料最大吸收波长移向长波的一端，称为 向红位移(bathochromic shift) ，其颜色变深，故又称 深色效应。相反称为向紫位移或浅色效应。 浓色效应 ：染料对某一波长的光吸收强度增加，则称 浓色效应（ hyperchromic effect ）,反之称为淡色效应 。 最高吸收峰越窄、越高，表示染料颜色越 纯、越浓艳 。
O
N
CS等
O、
只有当这些发色团连在足够长的共轭体系中或同 时有多个发色团连在一起时，才能显出颜色。
含有发色团的分子称为发色体 。
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2.助色团 助色团：对发色体系起深色效应，并增加染料
染着性的基团。如： （1）—OH、—NH2、—NHR、—NR2、—
OR、—Cl、—Br等，起深色效应。 （2）—SO3Na、—COONa等，对颜色无显