En química , el cromismo es un proceso que induce un cambio, a menudo reversible, en los colores de los compuestos . En la mayoría de los casos, el cromismo se basa en un cambio en los estados electrónicos de las moléculas , especialmente el estado del electrón π o d, por lo que este fenómeno es inducido por diversos estímulos externos que pueden alterar la densidad electrónica de las sustancias. Se sabe que existen muchos compuestos naturales que presentan cromismo, y hasta la fecha se han sintetizado muchos compuestos artificiales con cromismo específico. Suele ser sinónimo de cromotropismo , el cambio (reversible) de color de una sustancia debido a las propiedades físicas y químicas de su medio ambiental circundante, como la temperatura y la presión, la luz, el disolvente y la presencia de iones y electrones . [1] [2] [3]
El cromismo se clasifica según el tipo de estímulos que se utilizan. A continuación se ofrecen algunos ejemplos de los principales tipos de cromismo.
Hay muchos más cromismos y estos se enumeran a continuación en § Fenómenos de cambio de color.
El resultado de los cromismos descritos anteriormente se observa mediante un cambio en los espectros de absorción del material crómico. Un grupo cada vez más importante de cromismos son aquellos en los que se muestran cambios en sus espectros de emisión. Por ello se denominan fluorocromismos , ejemplificados por el solvatofluorocromismo, el electrofluorocromismo y el mecanofluorocromismo.
Los fenómenos crómicos son aquellos en los que el color se produce cuando la luz interactúa con materiales, a menudo llamados materiales crómicos de diversas maneras. Estos pueden clasificarse en los siguientes cinco encabezados:
Los fenómenos que implican el cambio de color de un compuesto químico bajo un estímulo externo se incluyen en el término genérico de cromismos. Reciben su nombre individual del tipo de influencia externa, que puede ser química o física , que interviene. Muchos de estos fenómenos son reversibles. La siguiente lista incluye todos los cromismos clásicos, además de muchos otros de creciente interés en los nuevos medios.
También existen cromismos que involucran dos o más estímulos. Algunos ejemplos son:
También se observan cambios de color en la interacción de nanopartículas metálicas y sus ligandos unidos con otro estímulo. Algunos ejemplos son el solvatocromismo plasmónico, el ionocromismo plasmónico, el cronocromismo plasmónico y el vapocromismo plasmónico.
Los materiales que cambian de color se han utilizado en varios puntos de venta muy comunes, pero también en un número cada vez mayor de otros nuevos. Las aplicaciones comerciales incluyen fotocromías en oftalmología , moda / cosmética , seguridad , sensores , memoria óptica e interruptores ópticos , termocromías en pinturas , tintas , plásticos y textiles como indicadores/sensores y en arquitectura , ionocrómicas en papel de copia , impresión térmica directa y sensores textiles, electrocromías en espejos de automóviles , ventanas inteligentes , dispositivos flexibles y protección solar , solvatocromías en sondas y sensores biológicos , gasocrómicas en ventanas y sensores de gas .
Los tintes y pigmentos clásicos producen color mediante la absorción y reflexión de la luz; estos son los materiales que tienen un gran impacto en el color de nuestra vida diaria. En 2000, la producción mundial de tintes orgánicos fue de 800.000 toneladas y la de pigmentos orgánicos, de 250.000 toneladas y el volumen ha crecido a un ritmo constante durante los primeros años de este siglo. En 2019, se prevé que el valor del mercado de tintes/pigmentos orgánicos sea de 19.500 millones de dólares. Su valor es superado por la gran producción de pigmentos inorgánicos . Los tintes orgánicos se utilizan principalmente para colorear fibras textiles , papel , cabello , cuero , mientras que los pigmentos se utilizan en gran medida en tintas , pinturas , plásticos y cosméticos . Ambos se utilizan en el área de crecimiento de la impresión digital de textiles, papel y otras superficies.
También se elaboran tintes utilizando las propiedades de las sustancias crómicas: algunos ejemplos son los tintes fotocrómicos y los tintes termocrómicos.
La absorción de energía seguida de la emisión de luz se suele describir con el término luminiscencia . El término exacto utilizado se basa en la fuente de energía responsable de la luminiscencia, como en los fenómenos de cambio de color.
Muchos de estos fenómenos se utilizan ampliamente en productos de consumo y otros puntos de venta importantes. La catodoluminiscencia se utiliza en tubos de rayos catódicos , la fotoluminiscencia en iluminación fluorescente y paneles de visualización de plasma , la fosforescencia en señales de seguridad e iluminación de bajo consumo, la fluorescencia en pigmentos , tintas, abrillantadores ópticos , ropa de seguridad y análisis y diagnósticos biológicos y medicinales, la quimioluminiscencia y la bioluminiscencia en análisis, diagnósticos y sensores, y la electroluminiscencia en las áreas en auge de los diodos emisores de luz (LED/OLED), pantallas e iluminación de paneles. Se están produciendo nuevos desarrollos importantes en las áreas de puntos cuánticos y nanopartículas metálicas.
La absorción de luz y la transferencia (o conversión) de energía implica moléculas coloreadas que pueden transferir energía electromagnética, comúnmente en forma de una fuente de luz láser , a otras moléculas en otra forma de energía, como térmica o eléctrica. Estos colorantes direccionables por láser, también llamados absorbedores de infrarrojo cercano, se utilizan en la conversión de energía térmica , la fotosensibilización de reacciones químicas y la absorción selectiva de luz. Las áreas de aplicación incluyen almacenamiento de datos ópticos , como fotoconductores orgánicos , como sensibilizadores en fotomedicina , como terapia fotodinámica y terapia fototérmica en el tratamiento del cáncer, en fotodiagnóstico y fototeranóstico , y en la fotoinactivación de microbios, sangre e insectos. La absorción de la luz solar natural por materiales crómicos/cromóforos se explota en células solares para la producción de energía eléctrica a través de células solares , utilizando tanto fotovoltaica inorgánica como materiales orgánicos ( fotovoltaica orgánica ) y células solares sensibilizadas con colorante (DSSC), y también en la producción de productos químicos útiles a través de la fotosíntesis artificial . Un área en desarrollo es la conversión de la luz en energía cinética, a menudo descrita bajo el término genérico de máquinas moleculares impulsadas por luz .
Los materiales pueden utilizarse para controlar y manipular la luz a través de una variedad de mecanismos para producir efectos útiles que involucren el color. Por ejemplo, un cambio de orientación de las moléculas para producir un efecto visual como en las pantallas de cristal líquido . Otros materiales funcionan produciendo un efecto físico, por interferencia y difracción como en los pigmentos de brillo y los pigmentos ópticamente variables, los cristales fotónicos coloidales y en la holografía . Cada vez más, la inspiración proviene de la naturaleza, en forma de colores estructurales bioinspirados. Los materiales moleculares también se utilizan para aumentar la intensidad de la luz modificando su movimiento a través de los materiales por medios eléctricos, aumentando así su intensidad como en los láseres orgánicos, o modificando la transmisión de la luz a través de los materiales, como en la optoelectrónica , o por medios puramente ópticos como en los limitadores ópticos.