Основные положения теории цветности кратко

Обновлено: 04.07.2024

Из всех тем этой книги, теория цвета, является, пожалуй, наиболее сложной. Несмотря на то, что базовое понимание цветового спектра получить довольно легко, теория цвета в целом — бесконечно глубокий предмет, уходящий корнями как в искусство, так и в науку. Некоторые вопросы, касающиеся цветовой композиции могут оказаться неожиданно сложными, так как могут быть рассмотрены как со стороны искусства, так и со стороны науки. Я неоднократно встречал дизайнеров, которых ставили в тупик такие простые вопросы, как: является ли жёлтый цвет основным? Какие сочетания цветов считать гармоническими? Какой цвет является дополняющим для синего?

Ньютон также обнаружил, что если смешать первый цвет видимого спектра (красный) и последний (фиолетовый), можно получить экстраспектральный пурпурный цвет, который вы не увидите в радуге. Смешение первого и последнего цветов побудило его развернуть цветовой спектр в круг, что положило начало традиции использования фигур для демонстрации цветовых моделей. Ньютону нравилось, что круг давал возможность легко предсказать результат смешения цветов, просто выбирая пространство между ними. Размеры цветовых сегментов Ньютон сделал пропорциональными интенсивности каждого цвета в спектре, а количество основных цветов выбрал по аналогии с музыкальной октавой, имеющей семь интервалов.

Хотя цветовые круги Ньютона и Гёте противоречат друг другу, в некотором смысле они оба верны, так как отражают поведение цвета в разных средах. Ньютон описывает, как спектральные цвета образуют все видимые оттенки, включая белый, с позиции аддитивного смешения света: комбинируя разные оттенки света, мы в результате получим белый свет. Гёте описывает, как его три основных цвета образуют все видимые оттенки, включая черный, и это тоже верно, потому что пигменты смешиваются субтрактивно — по принципу вычитания: смешивая краски разных цветов мы в конце концов получим черную краску.

Мишель Эжен Шеврёль попытался решить эту проблему в своей полусферической модели в 1839 году. Вместо того чтобы смешивать оттенки, основываясь на количественном отношении используемых в смеси цветов, он выбирал те оттенки, которые визуально казались верными. Вдохновленный трудами Гёте, Шеврёль использовал остаточные изображения для проверки правильности своего выбора. Если человек будет долго смотреть на зеленый квадрат, а потом посмотрит на белую стену, то увидит пурпурный цвет. Это происходит из-за усталости зеленых рецепторов в сетчатке глаза, и Шеврёль использовал этот эффект, чтобы определить дополняющие цвета в своей модели.

Для решения многих проблем, однако, существуют объективные соображения, которые более важны, чем субъективные предпочтения. Таким образом, мясная лавка может быть оформлена в светло-зеленых и бирюзовых тонах с целью, чтобы куски мяса выглядели более свежими и более красными. Если дизайнер использует белые и желтые полосы в упаковке кофе, или узор в синий горошек для упаковки макарон, он будет неправ, потому что эти цвета и формы находятся в противоречии с содержимым. (Иоганнес Иттен)

Здесь личные предпочтения Иттена по отношению к цветовой палитре ведут к строгому обобщению в отношениях цвета и содержания. Кто сказал, что желтые полосы или синий горох не могут быть эффективно использованы для создания упаковки тех или иных пищевых продуктов?

Вывод […] состоит в том, что базовые цвета это лишь полезные фикции. Это либо воображаемые переменные, принятые в математических моделях цвета, либо несовершенные, но удобные допущения, принятые в специальных моделях смешивания света, цвета, красок или красителей. (Bruce MacEvoy)

Это понимание глубоко интегрировано в устройства, которые мы используем повседневно. Промышленным стандартом для настольных принтеров и других печатающих механизмов, использующих субтрактивное смешивание пигментов, является наличие трех цветов из цветовой модели CMY: голубого, пурпурного и желтого. Мы знаем, что этот конкретный набор позволяет смешать приемлемый диапазон цветов в чернилах. В принтерах также используются черные чернила, так как три базовых цвета не могут эффективно смешать черный. Черные чернила добавлены из соображения экономии. Тем не менее, профессиональные принтеры могут использовать картриджи с большим количеством цветов для большей точности воспроизведения. Epson, лидер в области цифровой печати, использует десять цветов чернил в технологии UltraChrome ® HDR.

Промышленный стандарт для компьютерных экранов и других устройств, воспроизводящих изображение с помощью света, основан на аддитивной модели RGB и использует три базовых цвета на пиксель: красный, зеленый и синий. Эти три цвета смешиваются в допустимый диапазон спектра, точное значение которого определяется характеристиками монитора и видеокарты. Любая цифровая программа для дизайна дает возможность определять оттенок, исходя их комбинации этих трех основных цветов. Приятный момент в отношении RGB и CMY моделей — хотя они основаны на разных основных цветах, дополняющие цвета у них одинаковые.

К счастью, в этой книге мы не связаны цифровыми инструментами. В следующих главах мы рассмотрим цветовые модели, цветовые пространства, а также множество техник, которые позволяют создавать цветовые схемы на компьютере. Чтобы не делать тех же ошибок, которые допустили наши предшественники, эти главы не будут нацелены на создание единой теории о том, какие цвета лучше подходят для определенных случаев. Вместо этого, мы просто разберемся, что такое цветовая палитра, и узнаем, как лучше использовать эффект от разных цветовых комбинаций. Мы надеемся, это поможет студентам создать прочную теоретическую основу для их практики.

27Пиррол.

Фуран. Его химические свойства.

Основные положения теории цветности.

1.При наличии в молекулах углеводородов только ординарных (простых) и изолированных (разобщенных) двойных связей, независимо от их числа, поглощение света происходит в дальней ультрафиолетовой части спектра. Поглощение смещается в длинноволновую часть спектра лишь при наличии в молекулах органических соединений открытых или замкнутых систем (цепочек) сопряженных двойных связей. Удлинение сопряженной системы приводит к сдвигу полосы поглощения в сторону более длинных волн (т. е. к углублению цвета, если поглощение происходит в видимой части спектра).

Исключение составляют неальтернантные углеводороды, характеризующиеся специфическим электронным строением молекул.

2.Включение в молекулы соединений с сопряженными двойными связями гетероатомов изменяет уровни энергии их связывающих и разрыхляющих молекулярных орбиталей и приводит к появлению несвязывающих молекулярных орбиталей. Эти изменения сопровождаются большим или меньшим батохромным или гипсохромным сдвигом полос поглощения в электронных спектрах и появлением новых полос, обусловленных электронными переходами с участием несвязывающих молекулярных орбиталей. Характер всех изменений зависит от природы гетероатома и от положения гетероатома в сопряженной системе.

3. Введение в молекулы органических соединений с сопряженными двойными связями поляризующих ЭД- и ЭА-заместителей, обусловливающих постоянное, не зависящее от действия света смещение электронов в сопряженной системе, приводит к сдвигу полос поглощения в длинноволновую область спектра (т. е. к углублению окраски) и к увеличению интенсивности поглощения (т. е. интенсивности окраски) и может привести к появлению в спектре дополнительных полос переноса заряда

4. Ионизация молекул органических соединений, приводящая к усилению электронодонорности ЭД-заместителей или электроноакцепторности ЭА-заместителей, сопровождается сдвигом максимума поглощения в длинноволновую область спектра и увеличением интенсивности поглощения. Ионизация молекул, приводящая к уменьшению электронодонорнасти ЭД-заместителей, оказывает противоположное действие.

5. При введении в молекулы органических соединений новых заместителей, введении или замыкании новых ароматических или гетероароматических циклов могут возникать конкурирующие разветвленные или перекрещивающиеся сопряженные системы. В первом случае полоса поглощения смещается в коротковолновую часть спектра, и появляются новые полосы поглощения; если новые полосы находятся в видимой части спектра, образующаяся окраска является результатом сложения всех дополнительных цветов. Во втором случае происходит расширение полосы поглощения и образование окраски, отличающейся неярким оттенком.

6. Нарушение плоскостности молекул в результате свободного вращения вокруг простой связи приводит к частичному или полному разобщению отдельных yчacткoв сопряженной системы, что сопровождается сдвигом полосы поглощения в коротковолновую область спектра (т. е. повышением цвета). Изменение валентных углов атомов под влиянием пространственных затруднений, происходящее без нарушения плоскостности молекулы, сопровождается сдвигом полосы поглощения в длинноволновую область (т. е. углублением цвета).

7. Если при образовании внутрикомплексного соединения с металлом координационная связь возникает за счет неподеленной пары электронов атома, который входит в систему сопряженных двойных связей, ответственную за поглощение света, комплексообразование приводит к углублению света.

Экономика как подсистема общества: Может ли общество развиваться без экономики? Как побороть бедность и добиться.

Цветности теория

Цв е тности те о рия, теория о связи цвета химических соединений с их строением. Ощущение цвета возникает при воздействии на зрительный нерв электромагнитных излучений с энергией в пределах от 2,5 × 10 -12 до 5 × 10 -12 эрг (длины волн от 400 до 760 нм). При этом совместное действие электромагнитных излучений во всём указанном интервале (называется видимой частью спектра) вызывает ощущение белого света, а раздельное действие узких пучков излучений или совокупности излучений, оставшихся после изъятия (поглощения) некоторых из них,— окрашенного (см. табл.).

Длина волны поглощённого света l , нм

Поглощение света веществом описывается Бугера — Ламберта — Бера законом. Окраску вещества обычно характеризуют длиной волны l _макс, при которой поглощение света максимально (см. также Поглощение света, Дополнительные цвета).

Смещение l _макс (при изменении строения молекулы соединения) в сторону длинных волн, сопровождающееся изменением окраски от жёлтой к красной и далее к синей и зелёной, называется углублением цвета, или батохромным эффектом; смещение l _макс в сторону коротких волн — повышением цвета, или гипсохромным эффектом. Поглощение света приводит к возбуждению электронов молекул, и, в частности, молекул окрашенного вещества в видимой области спектра ( l = 400—760 нм). Разность энергий основного и возбуждённого состояний определяет глубину окраски. Возбуждённое состояние молекул бесцветных веществ возникает при больших значениях энергий, чем в случае молекул окрашенных веществ. Из основных соотношения квантовой теории Е = hc/ l [E —- энергия кванта излучения, h — Планка постоянная (6,62 × 10 -27 эрг/сек), с — скорость света (3 × 10 17 нм/сек)] следует, что энергию возбуждения молекул окрашенных веществ можно оценить в 35—70 ккал/моль.

Цветности теория возникла в связи с развитием химии синтетических органических красителей. Впервые зависимость между их строением и цветом исследовали К. Либерман и К. Гребе (1869). О. Витт предложил в 1876 т. н. хромофорную теорию, согласно которой за окраску органических соединений ответственны группы атомов, содержащие кратные связи, например —N=N—, —N=O. Эти группы были названы хромофорами (от греч. chroma — цвет и phor ó s —несущий). Р. Ниецкий и английский химик Г. Армстронг отметили (1888) исключительную роль хиноидных хромофоров. Значительное влияние на окраску органических веществ, согласно хромофорной теории, имели группы —ОН, —SH, NH₂—, C₆H₅O— и др., названные ауксохромами (от греч. auxo — увеличиваю). В. А. Измаильский пришёл в 1915 к выводу, что истинное строение красителей описывается не классической структурной формулой, а отвечает некоторому промежуточному состоянию, названному позднее мезомерным. Для этого состояния характерна делокализация связей и зарядов атомов в молекуле (см. Мезомерия). Особенно легко такая делокализация происходит в молекулах, содержащих систему сопряжённых связей в сочетании с расположенными на её концах электронодонорными и электроноакцепторными группами (см. Органическая химия, Сопряжение связей). Это сочетание, характерное практически для всех типов красителей, обусловливает как лёгкость поляризации молекул (вследствие смещения p -электронов по цепи сопряжения), так и перехода молекул в возбуждённое состояние. Первое определяет интенсивность поглощения света, второе — глубину окраски вещества.

В соответствии с указанными положениями, чем длиннее цепь сопряжения в молекуле вещества, тем глубже его цвет. Так, даже в ряду углеводородов C₆H₅—(CH=CH) _n—C₆H₅ l _макс возрастает от 306 нм (при n = 1) до 403 нм (при n = 5).

Молекулы соединений, цепь сопряжения которых завершается электронодонорными и электроноакцепторными группами, окрашены глубже. Так, в ряду веществ типа I l _макс меняется от 312 нм (n = 1) до 519 нм (n = 3).

Увеличение поляризуемости концевых групп приводит к дальнейшему углублению окраски; так, для красителей типа II l _макс изменяется от 450 нм (n = 0) до 760 нм (n = 3).

Анализ структуры заместителей и пространственных факторов позволяет предвидеть их влияние на окраску соединений. Например, нарушение плоскостного строения молекул азокрасителей типа IIa вследствие выведения (CH₃)₂N-группы из плоскости бензольного кольца объёмным заместителем R сопровождается гипсохромным эффектом: l _макс при переходе от R=Н к R=(CH₃)₂CH — смещается от 475 нм до 420 нм.

Пространственные затруднения в самой цепи сопряжения значительно изменяют характер поглощения. Так, если поворот одной части молекулы красителя относительно другой происходит по связи, близкой к простой (а в III), то наблюдается гипсохромный эффект, если поворот происходит по связи более высокого порядка (б в IV), то наблюдается батохромный эффект. Например, при замене R=Н на R=CH₃ в III l _макс меняется от 528 нм до 467 нм, а в IV — от 521 нм до 542 нм.

Цвет красителей весьма чувствителен к введению в полиметиновую цепь полярных заместителей X, Y. Электронодонорные заместители в чётных положениях цепи сопряжения вызывают гипсохромный, электроноакцепторные — батохромный эффект. При введении тех же заместителей в нечётное положение происходит обращение эффекта. Например, для IVa при X = Y = Н l _макс = 558 нм, при Х = Н, Y = OCH₃ l _макс = 495 нм; при Х = OCH₃, Y = H l _макс= 586 нм. Большое изменение максимума поглощения наблюдается при образовании кольцевой системы.

Например, при переходе от V к VI l _макс меняется от 616 до 955 нм. Максимум поглощения соединений типа VII зависит ещё и от характера заместителя X. Например, при Х = HN С=O l _макс становятся равными соответственно 460, 550 и 650 нм.

Положение цветности теории о связи окраски вещества с возбуждением электронов приложимо не только к органическим соединениям, содержащим протяжённые системы сопряжённых связей, но и к др. типам окрашенных веществ. Так, для неорганических соединений появление окраски может быть связано с наличием сильно выраженной деформации электронных орбиталей; при этом основную роль играет поляризация анионов, увеличение деформируемости которых должно благоприятствовать возникновению цветности. Окраску некоторых типов неорганических веществ связывают, кроме того, с наличием в их молекулах атомов с вакантными орбиталями. Предполагают, например, что окраска комплексных ионов (см. Комплексные соединения) обусловлена присутствием в них атомов элементов с незаполненными d- или f-орбиталями. Интенсивное поглощение света такими ионами связано с переносом электронов лигандов на вакантные орбитали центрального атома.

Для расчёта полос поглощения окрашенных химических соединений (исходя из их структурных формул) существуют квантовомеханические методы, которые во многих случаях дают результаты, совпадающие с экспериментом. Расчёты полос поглощения красителей, молекулы которых имеют сложное (особенно несимметричное) строение, пока трудно осуществимы.

теория о связи Цвета химических соединений с их строением. Ощущение цвета возникает при воздействии на зрительный нерв электромагнитных излучений с энергией в пределах от 2,5․10 -12 до 5․10 -12 эрг (длины волн от 400 до 760 нм). При этом совместное действие электромагнитных излучений во всём указанном интервале (называется видимой частью спектра) вызывает ощущение белого света (См. Белый свет), а раздельное действие узких пучков излучений или совокупности излучений, оставшихся после изъятия (поглощения) некоторых из них,— окрашенного (см. табл.).

Поглощение света веществом описывается Бугера - Ламберта - Бера законом. Окраску вещества обычно характеризуют длиной волны λ_макс, при которой поглощение света максимально (см. также Поглощение света, Дополнительные цвета).

Смещение λ_макс (при изменении строения молекулы соединения) в сторону длинных волн, сопровождающееся изменением окраски от жёлтой к красной и далее к синей и зелёной, называется углублением цвета, или батохромным эффектом; смещение λ_макс в сторону коротких волн — повышением цвета, или гипсохромным эффектом. Поглощение света приводит к возбуждению электронов молекул, и, в частности, молекул окрашенного вещества в видимой области спектра (λ = 400—760 нм). Разность энергий основного и возбуждённого состояний определяет глубину окраски. Возбуждённое состояние молекул бесцветных веществ возникает при больших значениях энергий, чем в случае молекул окрашенных веществ. Из основных соотношения квантовой теории Е = hc/λ [E —- энергия кванта излучения, h — Планка постоянная (6,62․10 -27 эрг/сек), с — скорость света (3․10 17 нм/сек)] следует, что энергию возбуждения молекул окрашенных веществ можно оценить в 35—70 ккал/моль.

Ц. т. возникла в связи с развитием химии синтетических органических красителей. Впервые зависимость между их строением и цветом исследовали К. Либерман и К. Гребе (1869). О. Витт предложил в 1876 т. н. хромофорную теорию, согласно которой за окраску органических соединений ответственны группы атомов, содержащие кратные связи, например —N=N—, —N=O. Эти группы были названы хромофорами (от греч. chroma — цвет и phorós —несущий). Р. Ниецкий и английский химик Г. Армстронг отметили (1888) исключительную роль хиноидных хромофоров. Значительное влияние на окраску органических веществ, согласно хромофорной теории, имели группы —ОН, —SH, NH₂—, C₆H₅O— и др., названные ауксохромами (от греч. auxo — увеличиваю). В. А. Измаильский пришёл в 1915 к выводу, что истинное строение красителей описывается не классической структурной формулой, а отвечает некоторому промежуточному состоянию, названному позднее мезомерным. Для этого состояния характерна делокализация связей и зарядов атомов в молекуле (см. Мезомерия). Особенно легко такая делокализация происходит в молекулах, содержащих систему сопряжённых связей в сочетании с расположенными на её концах электронодонорными и электроноакцепторными группами (см. Органическая химия, Сопряжение связей). Это сочетание, характерное практически для всех типов красителей, обусловливает как лёгкость поляризации молекул (вследствие смещения π-электронов по цепи сопряжения), так и перехода молекул в возбуждённое состояние. Первое определяет интенсивность поглощения света, второе — глубину окраски вещества.

В соответствии с указанными положениями, чем длиннее цепь сопряжения в молекуле вещества, тем глубже его цвет. Так, даже в ряду углеводородов C₆H₅—(CH=CH) _n—C₆H₅ λ_макс возрастает от 306 нм (при n = 1) до 403 нм (при n = 5).

Молекулы соединений, цепь сопряжения которых завершается электронодонорными и электроноакцепторными группами, окрашены глубже. Так, в ряду веществ типа I λ_макс меняется от 312 нм (n = 1) до 519 нм (n = 3).

Увеличение поляризуемости концевых групп приводит к дальнейшему углублению окраски; так, для красителей типа II λ_макс изменяется от 450 нм (n = 0) до 760 нм (n = 3).

Анализ структуры заместителей и пространственных факторов позволяет предвидеть их влияние на окраску соединений. Например, нарушение плоскостного строения молекул азокрасителей типа IIa вследствие выведения (CH₃)₂N-группы из плоскости бензольного кольца объёмным заместителем R сопровождается гипсохромным эффектом: λ_макс при переходе от R=Н к R=(CH₃)₂CH — смещается от 475 нм до 420 нм.

Пространственные затруднения в самой цепи сопряжения значительно изменяют характер поглощения. Так, если поворот одной части молекулы красителя относительно другой происходит по связи, близкой к простой (а в III), то наблюдается гипсохромный эффект, если поворот происходит по связи более высокого порядка (б в IV), то наблюдается батохромный эффект. Например, при замене R=Н на R=CH₃ в III λ_макс меняется от 528 нм до 467 нм, а в IV — от 521 нм до 542 нм.

Цвет красителей весьма чувствителен к введению в полиметиновую цепь полярных заместителей X, Y. Электронодонорные заместители в чётных положениях цепи сопряжения вызывают гипсохромный, электроноакцепторные — батохромный эффект. При введении тех же заместителей в нечётное положение происходит обращение эффекта. Например, для IVa при X = Y = Н λ_макс = 558 нм, при Х = Н, Y = OCH₃ λ_макс = 495 нм; при Х = OCH₃, Y = H λ_макс= 586 нм. Большое изменение максимума поглощения наблюдается при образовании кольцевой системы.

Например, при переходе от V к VI λ_макс меняется от 616 до 955 нм. Максимум поглощения соединений типа VII зависит ещё и от характера заместителя X. Например, при Х = HN С=O λ_макс становятся равными соответственно 460, 550 и 650 нм.

Положение Ц. т. о связи окраски вещества с возбуждением электронов приложимо не только к органическим соединениям, содержащим протяжённые системы сопряжённых связей, но и к др. типам окрашенных веществ. Так, для неорганических соединений появление окраски может быть связано с наличием сильно выраженной деформации электронных орбиталей; при этом основную роль играет поляризация анионов, увеличение деформируемости которых должно благоприятствовать возникновению цветности. Окраску некоторых типов неорганических веществ связывают, кроме того, с наличием в их молекулах атомов с вакантными орбиталями. Предполагают, например, что окраска комплексных ионов (см. Комплексные соединения) обусловлена присутствием в них атомов элементов с незаполненными d- или f-орбиталями. Интенсивное поглощение света такими ионами связано с переносом электронов лигандов на вакантные орбитали центрального атома.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . 1969—1978 .

Полезное

Смотреть что такое "Цветности теория" в других словарях:

ЦВЕТНОСТЬ ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ — зависимость цвета орг. соед. от их строения. В статье рассмотрены основные положения электронной теории цветности. Ощущение цвета возникает в результате воздействия на зрительный нерв электромагн. излучения с частотами v в пределах 3,8 х 10|4 7,6 … Химическая энциклопедия

Витт — I Александр Адольфович (1902 1937), советский физик, один из основателей школы специалистов в области нелинейной теории колебаний. Окончил МГУ в 1924. Профессор МГУ. Совместно с А. А. Андроновым В. создал строгую математическую теорию… … Большая советская энциклопедия

Ауксохромы и хромофоры — 1) группы атомов ( ОН, NH2, SH и др.), сообщающие окрашенному веществу способность закрепляться на тканях, усиливающие и часто углубляющие цвет красящего вещества (ауксохромы); 2) группы атомов ( СН=СН , CH=N , N=N , =С=О и др.) … Большая советская энциклопедия

Хромогены — (от Хромо. и . ген (См. …ген) вещества, содержащие (согласно теории цветности О. Витта) хромофоры, т. е. группы атомов, ответственных за окраску соединений (см. Цветности теория). Х. называли также содержащиеся в тканях животных и… … Большая советская энциклопедия

Батохромный и гипсохромный эффекты — смещение окраски органических соединений (при изменении их химического строения) в сторону углубления цвета (от жёлтого через оранжевый, красный, фиолетовый, синий к зелёному) батохромный эффект или, наоборот, в сторону повышения цвета… … Большая советская энциклопедия

Измаильский Всеволод Александрович — [р. 27.11(9.12).1885, Вильнюс], советский химик органик, заслуженный деятель науки РСФСР (1947), доктор химических наук (1938), профессор (1920). Окончил Дрезденское высшее техническое училище (1911) и Петроградский университет (1917). Основные… … Большая советская энциклопедия

Красители — цветные органические соединения, применяемые для окраски текстильных материалов, кожи, мехов, бумаги, пластмасс, резин, древесины и др. К ним относятся также бесцветные соединения, из которых окрашенные вещества образуются после нанесения … Большая советская энциклопедия

Пигменты (в биологии) — Пигменты в биологии, окрашенные вещества, входящие в состав тканей организмов. Цвет П. определяется наличием в их молекулах так называемых хромофорных групп, которые обусловливают избирательное поглощение света в видимой части солнечного спектра… … Большая советская энциклопедия

Хромофоры — см. Ауксохромы и хромофоры, Цветности теория, Цвет минералов … Большая советская энциклопедия

Измаильский — I Измаильский Александр Алексеевич [22.2(6.3). 1851, Петровский уезд, ныне Саратовской области, 19.10(1.11).1914], русский учёный, агроном. В 1875 окончил Петровскую земледельческую и лесную академию (ныне Московская с. х. академия им. К … Большая советская энциклопедия

Читайте также: