El color de los productos químicos es una propiedad física de los mismos que en la mayoría de los casos proviene de la excitación de electrones debido a una absorción de energía realizada por el producto químico.
El estudio de la estructura química mediante la absorción y liberación de energía se denomina generalmente espectroscopia .
Todos los átomos y moléculas son capaces de absorber y liberar energía en forma de fotones , acompañados 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 estado cuántico, incluidos, por ejemplo, los estados rotacional y vibracional de una molécula. Sin embargo, la liberación de energía visible para el ojo humano, comúnmente denominada luz visible, abarca las longitudes de onda de aproximadamente 380 nm a 760 nm, dependiendo del individuo, y los fotones en este rango generalmente acompañan a un cambio de 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 la energía y la 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 de luz, 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 diversos estados cuánticos se tratan mediante la teoría de orbitales atómicos , orbitales moleculares , la teoría de campos de ligandos y la teoría de campos cristalinos . Si los fotones de una longitud de onda particular son absorbidos por la materia, entonces cuando observamos la luz reflejada desde 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), en consecuencia, la luz visible que queda aparece naranja.
Lo que el ojo ve 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. En ella se utilizan las ruedas de color científicas CMY y RGB en lugar de la rueda de color RYB tradicional. [1]
Esto solo se puede utilizar como una guía muy aproximada, por ejemplo, si hay un rango estrecho de longitudes de onda dentro de la banda.Se absorbe entre 647 y 700 nm , luego los receptores azul y verde se estimulan por completo, produciendo cian, y el receptor rojo se estimula parcialmente, diluyendo el cian a un tono grisáceo.
La gran mayoría de compuestos inorgánicos simples (p. ej. cloruro de sodio ) y orgánicos (p. ej. etanol) son incoloros. Los compuestos de metales de transición a menudo están coloreados debido a las transiciones de electrones entre orbitales d de diferente energía. (ver Metal de transición#Compuestos coloreados ). Los compuestos orgánicos tienden a estar coloreados 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 un compuesto con una conjugación extensa (11 dobles enlaces conjugados), lo que da lugar a un color rojo intenso (el licopeno es responsable del color de los tomates ). Los complejos de transferencia de carga tienden a tener colores muy intensos por diferentes razones.
Sin embargo, es importante señalar que los colores de los elementos varían según el elemento con el que se combinen y, a menudo, también según su estado químico. Un ejemplo es el vanadio (III); el VCl3 tiene un tono rojizo característico, mientras que el V2O3 aparece negro .
Predecir el color de un compuesto puede ser extremadamente complicado. Algunos ejemplos incluyen:
En una prueba de esferas, que es una prueba cualitativa para determinar metales, se producen diversos colores, a menudo similares a los que se encuentran 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, el asa con los polvos adheridos se calienta en una llama hasta que se funde y se observa el color de la esfera resultante.
