颜色产生机理：σ、π和n跃迁

自然界的光是由不同波长的光所组成，按照不同波长，光可以分为下面几种（图4-1）。

图4-1 自然界的光及其波长

通常我们称之为可见光的是波长在400～800nm的光，在可见光区内，不同波长的光能显示出不同的颜色。不同结构的物质能吸收、反射不同波长的光。如果一种物质所吸收的光波长是全部可见光区波长，反射其余波长的光，则它是黑色的；如果这种物质所吸收的光波长是可见光区以外的光，反射全部可见光区波长的光，则它是白色的。但在大多数情况下，物质所吸收的光波是可见光区内某一波长的光，反射的是可见光区内某另一波长的光，那么这种物质就是有色的。可见光谱各种颜色的波长范围如表4-1所示。

表4-1 光谱颜色波长与范围

在可见光照射下，各种物质具体显现的色调是由它吸收和反射何种颜色波长的光而决定的，例如一个物体反射480～560nm波长的光，而相对地吸收其他波长的辐射，其表面为绿色。

有机类色素化合物，是以共价键相结合的，共价键主要有两种形式，σ键和π键中电子在各自不同的成键轨道中运动，即为σ轨道和π轨道，它们都有一个反键轨道，即σ^*轨道和π^*轨道。稳定分子中各原子的价电子，都分布在能量较低的σ轨道和π轨道中运动，当它们受到一定能量的激发，可以从能量较低的基态跃迁到能量较高的激发态。这种跃迁可能出现的情况如图4-2所示。(www.xing528.com)

①σ→σ^*：在有机化合物中，σ键上电子结合比较牢固，不易激发，需要吸收较高能量才有可能，所以一般只能吸收短波长的紫外线，其波长小于150nm。

②π→π^*：这种跃迁所需的能量比σ→σ^*跃迁要小，其吸收波长小于200nm。

图4-2 电子能级示意图

③n→π^*：这种跃迁是基团上的非键电子的跃迁，能量最小，吸收波长往往在200～400nm。