Barevnost látek

Z WikiSkript
Zkontrolováno old.png

Řada látek obsahuje valenční elektron, který může být excitován do vyšší energetické hladiny elektromagnetickým zářením. Taková látka pak absorbuje záření o určité vlnové délce s energií fotonů odpovídající rozdílu energií obou elektronových hladin. Pokud absorbované záření leží ve viditelné části spektra, bude se lidskému oku látka jevit barevná (bude mít barvu doplňkovou k barvě absorbovaného světla).

Absorbovaná vlnová délka (nm)      Barva absorbovaného světla Barva látky     
400–435 fialová žlutozelená
435–480 modrá žlutá
480–490 zelenomodrá oranžová
490–500 modrozelená červená
500–560 zelená purpurová
560–580 žlutozelená fialová
580–595 žlutá modrá
595–650 oranžová zelenomodrá
650–670 červená modrozelená


Předpovědět barvu látky na základě její chemické struktury bohužel není jednoduché, ani není možné na základě absorpčního spektra jednoznačně usuzovat na složení látky. Z našeho hlediska jsou však významné tři skupiny látek, které jsou často barevné:

  1. Látky obsahující systém konjugovaných dvojných vazeb, jejichž molekula není symetrická. Představíme-li si symetrický konjugovaný systém dvojných vazeb, může existovat ve dvou rezonančních stavech, které jsou energeticky rovnocenné:
    Rezonance.jpg
    Přítomnost asymetrického substituentu způsobí, že se energie obou stavů budou lišit. Rozdíl energií přitom často odpovídá energii fotonu z viditelné části spektra. Typickými zástupci mohou být barviva s polymethinovým řetězcem (–CH=CH–CH=CH–) nebo azobarviva (–N=N–). Podobně se chovají i látky s aromatickými či heterocyklickými strukturami vázanými na společný centrální atom (např. trifenylmetanová barviva).
  2. Rovněž d a f valenční elektrony mnohdy podmiňují barvu sloučeniny. Bývají přítomny v koordinačně kovalentních vazbách komplexních sloučenin. Například bezvodý síran měďnatý CuSO4 je bezbarvý, zatímco jeho pentahydrát CuSO4•5H2O i vodný roztok mají modrou barvu: v obou případech totiž měď vstupuje do komplexu s vodou [Cu(H2O)4]2+. Podobně bývají barevné i komplexní sloučeniny dalších přechodných kovů (Fe, Cu, Cr, Mn, Ni, Co), komplexně vázaný kov je i v barevných bílkovinách hemoglobinu a cytochromech.
  3. Barevné jsou také ionty, které jako centrální atom obsahují přechodný kov s vysokým oxidačním číslem, např. MnO4-, Cr2O72-.


Analytické metody používané v lékařské chemii a biochemii využívají všech tří skupin barevných sloučenin. Systémy konjugovaných dvojných vazeb často vznikají v reakcích, v nichž analyt kondenzuje s vhodným chromogenem (např. kreatinin s kyselinou pikrovou v Jaffého reakci, diazokopulační reakce při průkazu bilirubinu), nebo vznikají oxidací chromogenu, který obsahuje o jednu dvojnou vazbu méně (oxidace derivátů benzidinu v peroxidázových reakcích). Tvorby barevných komplexů se využívá např. při stanovení bílkovin tzv. biuretovou reakcí (komplexy Cu2+ s O a N peptidových vazeb) nebo při průkazech řady látek např. pomocí FeCl3. Změny barvy při redukci Cr6+ na Cr3+ se využívá např. při průkazu ethanolu ve vydechovaném vzduchu.


Absorpce monochromatického světla může být podmíněna i jinými ději, než je excitace elektronu. Jde především o změny různých oscilačních energií atomů v molekulách a rotačních energií celých molekul. Tyto principy se využívají spíše ve fluorimetrii. Z hlediska lékařské biochemie jsou mnohem méně významné než výše uvedené principy.