物质显色的内因

物质显色的内因

影响物质颜色的因素是多方面的，其中最主要的是物质内部的微观结构，即物质显色的内因。物质分子或原子中的电子存在着不同的能态，其中能量最低的能态称作基态，较高的能态分称第一激发态、第二激发态等。通常分子或原子中的电子处在稳定的基态。但当物质被白光照射时，分子中的价电子就有可能吸收相应能量的光子，跃迁到某一激发态，电子的能态变化和吸收光的频率、波长存在着如下关系：

△E＝E₂－E₁－hν＝式中，E₁、E₂分别为电子在基态和某个激发态的能量：hν为被吸收的光子的能量，ν和λ分别为吸收光的频率和波长；c为光速。如对上式稍作变化，即可写出可见，吸收光的波长或频率，取决于分子中不同能态的能量差。当分子中某激发态和基态的能量差（E₂，－E₁）刚好与可见光中某单色光的光子能量相当时，由于吸收了白光中的这种单色光，则该物质就应显现被吸收光补光的颜色。当△E过大或过小时，物质吸收的是紫外光或红外光，则该物质就应显现出无色或白色。如对于人们熟知的高锰酸钾溶液，光谱实验表明其最大的吸收波长在525纳米左右，即吸收蓝绿色光，因此该溶液便显现出绿光的补色——紫红色。又如自然界中最丰富的绿色“颜料”——叶绿素，由其分子结构决定它在可见光区有两个吸收带，其主峰分别在430和660纳米附近，即吸收了紫光和红光；而紫色和红色的合成色为红紫色，因此叶绿素显现出红紫色的补色——绿色。表4－1列出了物质颜色与吸收光波长、颜色的关系。

表4－1　物质颜色与吸收光颜色的关系

综上所述，物质显色的原因，是因为该物质能够吸收某种颜色或某些种颜色的可见光。而物质能否吸收可见光及吸收什么颜色的可见光，又是由原子或分子中电子某些能态间的能量差的大小决定的，而这又由原子或分子的结构决定，这就是物质显色的内因。我们如能找到吸收光的颜色与原子、分子结构的具体关系，就可以有针对性地进行物质制备，制出我们所需的各种带色物质。