染料的结构与颜色
为什么染料会褪色？
为什么染料会褪色？
染料对于人类生活来说具有重要的作用，如衣物、织物、纸张等的染色都需要染料来完成，但是这些染色产品都会存在着染色后逐渐褪色的问题。
那么，为什么染料会褪色呢？
一、染料分子的结构
染料分子通常由高分子材料组成，内部结构比较复杂，一定范围内的温度、湿度和光照等因素会造成其结构的变化，从而影响染料的色泽和稳定性。
二、光照和氧化反应
许多染料是不稳定的，光照和氧化反应可能是染料褪色的原因。
光线可以通过染料分子的结构，在某些情况下改变其颜色，例如红色染料在阳光下会变为橙色或黄色。
氧化反应也可能改变某些染料的结构使其变成无色或表现为淡色。
三、化学反应
一些物质，例如漂白剂、洗涤剂中的氧化剂等都可以使染料褪色。
它们中所含的有氧物质氧化染料分子，使其颜色改变。
因此，我们在使用化学用品清洗衣物时，需要选择适合的产品。
四、环境因素
衣物在洗涤和穿着常常受到环境因素的影响，如温度和湿度。
温度和湿度变化，对染料分子产生的力和性质都会产生影响，使其分子结构发生变化，致使染色褪色。
五、固定染料的方式
许多孔结构小、疏松的纤维表面可改变染料的固定方式，导致染料脱离纤维从而引起染色出现问题。
例如，水洗相当于在染料周围形成大量的水流，可能导致染料从表面脱落。
结论
综上所述，染料褪色是由于其内部结构变化、光照和氧化反应、化学反应、环境等因素综合作用的结果。
为了能够使衣物织物和其它染色用品颜色持久，我们需要合适的染料固定技术和日常保养，坚持正确的清洁和保养方式，延长染料的寿命，使其保持持久的色泽。
染料化学成分
染料化学成分染料是一种广泛应用于纺织、印刷、染色等领域的化学物质。
它们能够给纺织品、纸张等物体赋予不同的颜色，使其具有吸引人的外观。
染料的化学成分决定了它们的颜色、稳定性和染色性能。
本文将介绍染料常见的化学成分。
1. 基团染料中最基本的化学成分是基团。
基团是染料分子中赋予其颜色的关键部分。
不同的基团决定了染料的颜色种类。
常见的染料基团包括芳香基团、酮基团、亚胺基团等。
芳香基团的染料通常呈现出鲜艳的颜色，如红色、黄色等；酮基团的染料常呈现出艳丽的蓝色和紫色；亚胺基团的染料则具有艳丽的红色和橙色。
2. 色团色团是染料分子中决定颜色的重要部分。
它们能够吸收特定波长的光线，使染料呈现出特定的颜色。
常见的色团包括苯胺类色团、吡啶类色团和酞菁类色团等。
苯胺类色团通常呈现出红色、黄色和橙色；吡啶类色团则呈现出蓝色和紫色；酞菁类色团则呈现出绿色。
3. 辅助基团辅助基团是染料分子中的非色团部分，它们对染料的颜色、溶解性和稳定性起着重要作用。
辅助基团包括酯基团、醚基团、硫醇基团等。
酯基团可以增加染料的溶解性和稳定性；醚基团则可以增加染料的色彩变化范围；硫醇基团则可以增加染料的抗光、抗洗和抗污染性能。
4. 催化剂染料的染色性能需要一定的催化剂来促进染料与纺织品之间的化学反应。
常见的染料催化剂包括金属盐、有机碱、酸等。
金属盐催化剂可以提高染料的亲和力和染色效果；有机碱催化剂则可以提高染料的染色速度和染色均匀性；酸催化剂则可以提高染料的耐光性和耐洗性。
5. 分散剂染料在染色过程中需要分散在染料浴中，以便与纺织品充分接触。
分散剂是一种能够使染料均匀分散的化学物质。
常见的分散剂包括磺化剂、醚胺类、聚乙烯醇等。
磺化剂可以增加染料在染料浴中的溶解度；醚胺类可以增加染料的分散性和渗透性；聚乙烯醇则可以增加染料的抗渗透性和抗泡性。
6. 稳定剂染料在染色、储存和使用过程中需要一定的稳定性，以保持其颜色和性能不受外界环境的影响。
稳定剂是一种能够保护染料分子的化学物质。
第2章 染料的颜色与结构的关系
分子的左边是供电子基，右边是吸电子基，激发时电子发生转移。变成：
(CH3)2N N O
激发态在极性溶剂中比较稳定，因而产生深色效应。 同理，染料在纤维上的颜色也会因纤维极性不同而不同，一般来说，同一染料上 染不同的纤维时，在极性高的纤维上呈深色效应，在极性低的纤维上呈浅色效应。如 阳离子染料在涤纶上得色较在腈纶上浅。
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第二章 染料的颜色与结构的关系
第四节 外界条件对吸收光谱的影响
二、溶液的浓度的影响 当染料溶液浓度很小时，染料在溶液中以单分子状态存在。如果加大溶液的浓 度，会使溶质分子聚集成为二聚体或多聚体，一般情况下，聚集态的分子π电子流动 性较低，会产生浅色效应。 三、温度的影响 溶液中溶质的聚集倾向一般随温度的升高而降低，因此，提高温度会产生深色 效应。某些有机化合物能随温度变化改变其分子结构，具有热变色性。例如：热敏变 色染料。 四、pH值的影响
第一节 光和色的基本概念
一、光的概念
可见光：波长范围大约在380~780nm的电磁波
电磁波：无线电波 60000
混色光：太阳光
红外线 780
可见光 380
紫外线 100
X射线 0.1
γ射线 nm
红外线
可 见 光
紫外线
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第二章 染料的颜色与结构的关系
第一节 光和色的基本概念 不同波长的可见光的颜色及其互补色关系表： 波长 nm 380~435 435~480 480~490 490~500 500~560 560~580 580~595 595~605 605~780 光谱色 紫 蓝 蓝绿 绿蓝 绿 黄绿 黄 橙 红 互补色 黄绿 黄 橙 红 红紫 紫 蓝 蓝绿 绿蓝
第03章 染料的颜色和结构
435nm
580nm
560nm 500nm
480nm 490nm
4
二、吸收定律
Lambert-Beer定律：
l
I0
入射光 C
Iλ 透射光
在稀溶液（理想溶液）中，若不计溶质分子之间 的和溶质与溶剂分子之间的相互作用，透射光强 Iλ与入射光强I0 之间成自然对数关系。 Iλ=I0 ℮ -k'c l (1)——这是光谱学的基本定律之一。
吸收能级ΔE——等于染料吸收带宽的曲线积分(激化度)。 吸收带的宽度和颜色的鲜艳度有关。谱带越宽，颜色越灰暗。
7
1、 A-λ曲线：
A
1.20
0.90 0.60 0.30
λmax=530nm
0.00 380
480
580
680
780 λ(nm)
活性红X-3B的吸光度曲线
（l=1cm，c=50mg∕L）
1、稠环数越多，颜色越深越浓； 2、芳烃的直向稠合比角向稠合易于产生深浓色效应。 3、交替键越长，颜色越深越浓；
二、判断取代基与颜色的关系
1、供电子基一般产生深色和浓色效应； 如-NH2、-NHR、-NH2、-OH、-OR等 2、吸电子基一般产生深色和浓色效应； 如-NO2、-X、-CN、>C=O、—SO3H等 3、供吸电子基的协同作用,使深浓色效应增强,形成氢键，则更强； 4、隔离基可构成混色效应。 如均三嗪基、酰胺基、间次苯基、亚甲基等。
分子轨道理论着眼于处理电子在整个分子中的运动状态和能量的关系， 根据量子力学原理，由薛定谔（Schrö dionger）方程式算出可能出现
的分子轨道，再由各分子轨道能级间隔来确定吸收的量子能级，从而 与λ形成定量关系。
第三章 染料的颜色和结构
§3.1 引言 §3.2 吸收现象与吸收光谱曲线 §3.3 吸收光谱曲线的量子概念 §3.4 染料颜色与结构的关系 §3.5 外界条件对吸收光谱的影响
本章教学要求
1.了解染料对光吸收现象的关系 2.了解光谱色的性质，吸收光谱曲线的量子 概念。 3.掌握染料分子结构与染料颜色之间的关系 （重点） 4.了解外界条件对吸收光谱的影响。
注： 重氮组分 引入吸电 子基有利 于深色效 应.
② 在染料分子的共轭系统中引入取代基之间能形成 氢键，有利于深色效应。
三、染料分子的吸收各向异性和空间阻碍
染料分子对光的吸收是有方向性的，使染料显示不 同颜色。例如：
λmax= 603 nm
λmax= 420 nm λmax= 623 nm
结论 染料的结构与颜色的关系:
普通发色体的颜色，一般并不很深，对各类纤维也不一定有亲和力， 但当另外引入一些基团时，会使整个分子的颜色加深、加浓，并且对纤维 有 亲 和 力 ， 维 特 把 这 些 基 团 称 为 助 色 团 。 主 要 的 助 色 团 有 ： —OH 、 — OR、—NHR、—NR2、—Cl、—Br等。
此外，像—SO3Na、—COONa等较特殊的助色团，它们对颜色无显 著的影响，但可使染料具有水溶性，并使染料在水溶液里带负电荷，从而 对某些纤维产生亲和力。
橙
蓝
5955n8m0nm 黄
480nm
蓝 绿-蓝
580nm 黄-绿 绿 -绿 490nm
560nm
500nm
4. 颜色的拼配 三原色： 红 黄 蓝 红 黄
二次色： 橙
绿紫 橙
三次色：
橙
黄灰 蓝灰 红灰
绿
紫
颜色拼配举例
染料的颜色与结构的关系
由于基态极性大于激发态，在极性较大的水 中，使基态偶极距增加，即极性增加而基态更 趋稳定，跃迁到激发态所需激发能更大，发生 浅色效应。①②源自“苯酚蓝” 的分子右边是吸电子
基，左边是供电子基，激化时，
电荷发生转移。它的激化态可写 (CH3)2N
N
O
成下式：
(CH3)2N
N
O
最大共轭效应只有在分子的整个共轭系统 中的原子和原子团处在同一平面上时，才能显 示出来；
因为这样，整个共轭系统中各π电子云， 才能得到最大限度的叠合。
如果分子平面受到程度不等的破坏，则π 电子云叠合程度就会降低，π电子离域程度 低，使激化能增高，吸收光谱向短波方向移 动，产生浅色效应，同时吸光系数也往往降 低。
3、染料浓度对颜色的影响
当染料浓度很小时，染料在溶液中主要是以单 分子状态分散着，浓度增加后，染料分子间由 于范德华力和氢键而聚集，聚集分子的π电子 激发能必须附加克服范德华力和氢键的能量， 染料吸收波长向短波方向移动，染料溶液发生 浅色效应。
注意：不要跟我们日常生活中提到颜色的深浅混淆；
2、溶剂极性的影响
染料如溶解在饱和烃或非极性溶剂中成极稀的 溶液，其吸收光谱与染料在蒸汽状态时相同。
而在极性溶剂中，染料溶液的颜色是加深还是 变浅，需要考虑染料结构，大体有两种类型：
①染料分子基态极性小于激发态
极性溶剂使激发态稳定的趋势比基态大，使激 化能降低，导致吸收光谱向长波移动，产生深 色效应。
如羟基在碱性介质中成为氧负离子而使助 色团的供电子性增强而呈深色效应。
相反，如果离子化结果使供电子基团的供电子能力 丧失，则吸收光谱向短波方向移动，产生浅色效应。
(CH3)2N (CH3)2N
染料化学知识点总结
染料化学知识点总结1. 染料的定义和分类染料是一类能够通过吸附或化学结合将颜色转移到纤维或其他材料上的化合物。
染料通常分为天然染料和合成染料两大类。
天然染料主要来自植物、动物或矿物，例如蓝莓、茜草和蓝靛。
合成染料则是人工合成的染料，具有丰富的颜色和稳定的性质。
2. 染料的结构和颜色原理染料的分子结构对其颜色具有决定性的影响。
染料分子通常包含芳香环结构，并且可以存在不同的共轭结构以增强吸收和发射光的能力。
染料颜色的形成与吸收和发射光的能力以及分子结构的共轭性有关，分子中的不同基团也会影响其颜色。
例如，共轭双键能够增加吸收光的范围，从而改变染料的颜色。
3. 染料的制备和合成合成染料通常是通过化学合成的方法制备的。
染料的合成过程可以从天然化合物出发，也可以从基础化学品出发，如苯乙烯和硝基苯。
在合成染料的过程中，化学家需要考虑反应的选择性、产物的纯度以及环保性等因素。
常用的染料合成方法包括偶氮化、重氮化、醚化和酯化等。
4. 染料的性质和应用染料具有丰富的颜色、良好的亲和性和稳定的耐洗性等优良性质。
染料广泛应用于纺织品、皮革、纸张、塑料、油漆和墨水等领域。
染料的性质包括温度、PH值、光照、洗涤等多种因素都会影响其在材料上的固着和稳定性。
5. 染料的环保和可持续发展随着环保意识的增强，染料化学领域也在不断地寻求更加环保和可持续的发展方式。
目前，染料的环保性主要包括降解性、可再生性和生物可降解性等方面。
化学家正在不断寻求新型绿色染料的合成方法，以及新型染料在纺织品的应用研究。
6. 染料的分析和检测染料的分析和检测是染料化学领域的重要内容。
分析染料需要使用化学分析方法、色谱法和光谱法等。
色谱法可以将染料分离，并对其结构和性质进行分析。
光谱法则可以通过吸收、发射、拉曼等光谱技术，快速准确地对染料进行鉴定和分析。
7. 染料的应用前景随着人们对生活品质的不断追求，染料的应用前景也在不断拓展。
未来，染料将在纺织品、食品、药品、化妆品等领域发挥更加广泛的作用。
《染料化学全》课件
染料合成
1
染料合成的方法
概述了化学合成染料的不同方法，包括缩合、取代和还原等反应，以及它们的优 缺点。
2
染料合成的机理
解释了染料合成反应的机理，例如染料的形成和色团的引入过程。
3
数种常见染料的合成
以几种常见染料为例，详细说明了它们的合成方法和关键步骤。
染料的应用
织物染色
介绍了在纺织业中使用染料进行织物着色的过程和 方法。
纤维染色
讨论了染料在纤维制造过程中的应用，以及不同纤 维材料的染色特点。
皮毛染色
探讨了在皮革和皮毛制品行业中使用染料进行染色 的技术和挑战。
食品染色
介绍了食品工业中使用染料进行食品着色的目的、 方法和安全性考虑。
染料的评价与控制
染料化学在实际中的应用前景
探讨了染料化学在纺织、食品和印刷行业等领 域中的应用和创新前景。
1 染色完成度的评价
解释了评价染色完成度的 指标，包括色牢度、均匀 度和亮度等。
2 染料的快度评价
讨论了染料在使用和洗涤 过程中的快度性能评价， 以确保染料的持久效果。
3 染料的环保控制
介绍了染料在生产和使用 中的环境影响和控制方法， 以实现可持续发究方向，包括新型染 料合成和环保染料技术的发展。
染料的应用
讨论了染料在不同行业中的广泛应用，包括纺织、纤维、皮毛、食品和印刷等领域。
染料的结构与性质
1 染料分子的结构
解释了染料分子的基本结 构，包括色团和辅基，以 及它们对染料颜色和性质 的影响。
2 染料的光谱特性
讨论了染料在可见光谱范 围内的吸收、反射和透过 性质，以及它们与颜色的 关系。
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(CH3)2N
H
N(CH3)2
C
孔雀绿隐色体（无色）
2019年9月18日
二、量子理论 1、光的量子理论 光是电磁波，具有波动性和微粒性（波粒两象性）。 光是由无数个具有不同能量的光量子组成的，光量子的
一、发色团和助色团理论 1、发色团 有色物质有颜色的原因是其分子结构中带有一些不饱和
基团。这些基团称为发色团。如：-N=N-、＞C=C＜、 -N=O、-NO2、＞C=O等。 有机物质要有颜色，发色团必须连在足够长的共轭体系 上，或者有几个发色团连成共轭体系。
含有发色团的分子共轭体系称为发色体。
λ max
λ
2019年9月18日
吸 收 带 ： 有 机 有 ε
色 物 质 对 光 的 吸 εmax
收有一宽的区域，
形成一个吸收峰，
称为吸收谱带，
简称吸收带。
λmax
λ
第一吸收带：波长最长的吸收带。
2019年9月18日
最大吸收波长：每一吸收 ε 带都有一个与最高摩尔吸 εmax
光度ε对应的波长，称为
浓
淡
2019年9月18λ日
Logε
3、颜色的鲜艳度： 在吸收光谱上，吸收峰既高又窄，说明物质分子对可见
光吸收的选择性很强，较完全地吸收了某一种波长的光， 而对其他光涉及不多，其补色显得非常明亮、纯正，鲜 艳度比较高。
logε
鲜艳
半高宽
h
不鲜艳
1/2h
λ
2019年9月18日
§2 有机化合物的发色理论
2019年9月18日
605nm
700 nm
物体的颜色就是物
400nm 体吸收光的补色。
红紫
红
紫 435 nm
橙
595 nm
黄
蓝
480 nm
绿光蓝
580nm 黄光绿 绿 蓝光绿 490nm
560nm
500nm
颜色环
2019年9月18日
二、吸收光谱 1、Lambert-Beer定律
D log I0 cl
方向位移的现象，又称深色效应。
向紫位移：物体的吸收光波长向短波方向位移的现象，
又称浅色效应。
向紫位移
向红位移
Logε
λ
2019年9月18日
2、颜色的浓淡 颜色的浓淡是对同一波长光的吸收强度而言的。 颜色的浓淡是在吸收光谱图中，该波长下吸收峰的高低，
ε值的大小。吸收强度或ε值越大，颜色越浓。 浓色效应：引起某一波带吸收强度（ε）增加的效应。 淡色效应：引起某一波带吸收强度（ε）减小的效应。
I
D：光密度；I0：入射光强度；I：透射光强度； c：溶液浓度；l：光程；ε：摩尔吸光度。
ε与有色物质的结构、光的λ有关。
2019年9月18日
2、吸收光谱
以ε和可见光的波长λ作图，得到的光谱图，称为吸收 光谱。横坐标：λ(nm)；纵坐标：ε或logε。
从ε-λ图中可以 ε
得到一定结构物质 logε 与吸收光谱的关系。 可以代表某一化学 物质的结构特性。
中，刺激人的眼神经，而引起的一种生理现象。
红色光的波长最长：605~750nm；紫色光的波长最短： 400~435nm。
太阳光(白光)：是由一个包含所有波长范围的混合光组 成的光。
2019年9月18日
2、物体的颜色 当太阳光或其他白光照射在物体上，可以看到几种情况： 无色透明——光线全部透过物体； 物体呈白色——光线全部被物体反射； 物体呈黑色——照射到物体上的光线全部被吸收； 物体呈灰色——各波段的光部分成比例地被物体吸收； 物体呈现一定的颜色——白光中的某一段或某几段光有
选择地被物体吸收。 结论：物体的颜色是物体对可见光中某一波长的光选择
性吸收的结果。
2019年9月18日
3、补色 两种不同颜色的光混合起来成为白光，这两种光的颜色
称为补色。 一种色的补色可以是单色光，也可以是除去这个颜色光
后白光剩余的颜色。 在颜色盘（环）上能很清楚地看到光谱色的补色就是它
的对角所表示的颜色。即物体的颜色实际上就是物体吸 收光的补色。
发色团与助色团
HOΒιβλιοθήκη NaO3SNN酸性橙Ⅱ （CI酸性橙7，15510）
偶氮结构母体为发色体； -SO3Na、-OH为助色团。
O
O
还原深蓝BO （CI还原蓝20，59800）
只有发色体，不含助色团
2019年9月18日
发色团助色团理论缺点：
不能完全解释有色物质的发色机理，有例外。有含有发 色体、发色团、助色团但没有颜色的化合物；有无发色
2019年9月18日
光
700 nm 400nm
颜
波 波 长
605nm
红紫
红
紫 435 nm
色 深 浅
顺
橙
序 595 nm
红 橙
黄
蓝
顺 序
绿光蓝 480 nm
绿
蓝绿
黄 绿
580nm
蓝
绿
490nm
紫
青
红
蓝
560nm
500nm
橙
紫
黄
2019年9月18日
向红位移：由于某些原因引起物体吸收光的波长向长波
2019年9月18日
2、助色团 物体要有颜色，分子中除了发色团外，往往还要有一些
助色团。一些供电子基团，常含有未共用的电子对。如 -NH2，-OH，-NHR等。 助色团作用： 加强发色团的发色作用，产生深色效应，提高吸收强度。 提高染料的染色性能。 如：-SO3Na可增加染料水溶性。
2019年9月18日
λmax； 与λmax相对应的 ε为εmax。
λmax
λ
积分吸收强度：整个吸收带的吸收采用积分吸收强度 表示。
积分吸收强度 d 1/ 称为波数
2019年9月18日
K/S
16 14 12 10 8 6 4 2 0
400
450
500
550
600
波长
几种不同颜色染料的吸收光谱图
650
700
2019年9月18日
三、颜色的深浅、浓淡和鲜艳度 1、颜色的深浅 颜色的深浅是对吸收光波长而言的。λmax光的补色代表
了吸收带的基本颜色。 吸收光的波长越长，颜色越深；吸收光的波长越短，颜
色越浅。红光波长最长(750nm)，其补色（蓝光绿）颜 色最深；紫光波长最短(400nm)，其补色（黄色）最浅。
染料的结构与颜色
主要内容 1 光与色 2 有机化合物的发色理论 3 染料分子发色体系结构与颜色的关系 4 外界条件对吸收光谱的影响
2019年9月18日
§1 光与色
一、光与色的物理概念
1、光的颜色
光是一种电磁波，频率与波长的关系为υ=c/λ 光的颜色和光的波长是相互对应的。可见光的波长范围
在400~800nm。 人们感觉到的光的颜色是不同波长的可见光照射到人眼