El color de las sustancias químicas es una propiedad física de las sustancias químicas que en la mayoría de los casos proviene de la excitación de electrones debido a una absorción de energía realizada por la sustancia química.
Generalmente se denomina espectroscopia al estudio de la estructura química mediante la absorción y liberación de energía .
Todos los átomos y moléculas son capaces de absorber y liberar energía en forma de fotones , acompañado de un cambio de estado cuántico. La cantidad de energía absorbida o liberada es la diferencia entre las energías de los dos estados cuánticos. Existen varios tipos de estados cuánticos, incluidos, por ejemplo, los estados rotacional y vibratorio de una molécula. Sin embargo, la liberación de energía visible para el ojo humano, comúnmente conocida como luz visible, abarca longitudes de onda de aproximadamente 380 nm a 760 nm, dependiendo del individuo, y los fotones en este rango generalmente acompañan a un cambio en el estado cuántico orbital atómico o molecular . La percepción de la luz está gobernada por tres tipos de receptores de color en el ojo, que son sensibles a diferentes rangos de longitud de onda dentro de esta banda.
La relación entre energía y longitud de onda está determinada por la relación de Planck-Einstein.
donde E es la energía del cuanto ( fotón ), f es la frecuencia de la onda luminosa, h es la constante de Planck , λ es la longitud de onda y c es la velocidad de la luz .
Las relaciones entre las energías de los distintos estados cuánticos son tratadas mediante la teoría de los orbitales atómicos , los orbitales moleculares , la teoría del campo de ligandos y la teoría del campo cristalino . Si los fotones de una longitud de onda particular son absorbidos por la materia, entonces cuando observamos la luz reflejada o transmitida a través de esa materia, lo que vemos es el color complementario , formado por las otras longitudes de onda visibles restantes. Por ejemplo, el betacaroteno tiene una absorción máxima a 454 nm (luz azul), por lo que la luz visible que queda aparece de color naranja.
Lo que ve el ojo no es el color absorbido, sino el color complementario resultante de la eliminación de las longitudes de onda absorbidas . Esta perspectiva espectral se observó por primera vez en la espectroscopia atómica .
A continuación se muestra una tabla aproximada de longitudes de onda, colores y colores complementarios. Utiliza las ruedas de color científicas CMY y RGB en lugar de la rueda de color tradicional RYB . [1]
Esto sólo puede usarse como una guía muy aproximada, por ejemplo, si se absorbe un rango estrecho de longitudes de onda dentro de la banda 647-700, entonces los receptores azul y verde se estimularán completamente, generando cian, y el receptor rojo se estimulará parcialmente. , diluyendo el cian hasta obtener un tono grisáceo.
La gran mayoría de los compuestos inorgánicos simples (por ejemplo, cloruro de sodio ) y orgánicos (por ejemplo, etanol) son incoloros. Los compuestos de metales de transición suelen tener color debido a las transiciones de electrones entre orbitales d de diferente energía. (ver Metal de transición#Compuestos coloreados ). Los compuestos orgánicos tienden a colorearse cuando hay una conjugación extensa , lo que hace que la brecha de energía entre el HOMO y el LUMO disminuya, llevando la banda de absorción del UV a la región visible. De manera similar, el color se debe a la energía absorbida por el compuesto, cuando un electrón pasa del HOMO al LUMO. El licopeno es un ejemplo clásico de compuesto con conjugación extensa (11 dobles enlaces conjugados), dando lugar a un color rojo intenso (el licopeno es el responsable del color de los tomates ). Los complejos de transferencia de carga tienden a tener colores muy intensos por diferentes motivos.
Es importante tener en cuenta, sin embargo, que los colores elementales variarán dependiendo de con qué estén complejados, a menudo también de su estado químico. Un ejemplo con vanadio (III); El VCl 3 tiene un tono rojizo distintivo, mientras que el V 2 O 3 aparece negro.
Predecir el color de un compuesto puede resultar extremadamente complicado. Algunos ejemplos incluyen:
En una prueba de perlas, que es una prueba cualitativa para determinar metales, se produce una variedad de colores, a menudo similares a los colores encontrados en una prueba de llama . Se humedece un asa de platino y se sumerge en un polvo fino de la sustancia en cuestión y bórax . Luego se calienta el bucle con los polvos adheridos a la llama hasta que se funde y se observa el color de la perla resultante.
