Сольватохромизм

В химии различен сольватохромизм — явление, наблюдаемое, когда при растворении цвет раствора растворенного вещества в разных растворителях . ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]}

Краситель Райхардта растворяется в разных растворителях.

Сольватохромный эффект — это изменение спектра вещества (растворенного вещества), когда вещество растворяется в различных растворителях. В этом контексте диэлектрическая проницаемость и способность к образованию водородных связей являются наиболее важными свойствами растворителя. Различные растворители по-разному влияют на основное электронное состояние и возбужденное состояние растворенного вещества, так что размер энергетической щели между ними меняется при изменении растворителя. Это отражается на спектре поглощения или излучения растворенного вещества в виде различий в положении, интенсивности и форме спектроскопических полос . Когда спектроскопическая полоса попадает в видимую часть электромагнитного спектра , сольватохромизм наблюдается в виде изменения цвета . Это иллюстрируется красителем Райхардта , как показано на изображении.

Отрицательный сольватохромизм соответствует гипсохромному сдвигу (или синему сдвигу) с увеличением полярности растворителя . Примером отрицательного сольватохромизма являются
4-(4' - гидроксистирил) -N- метилпиридиния йодид , который имеет красный цвет в 1-пропаноле , оранжевый в метаноле и желтый в воде .

Положительный сольватохромизм соответствует батохромному сдвигу (или красному смещению) с увеличением полярности растворителя. Примером положительной сольватохромии является 4,4'-бис(диметиламино)фуксон , который в толуоле имеет оранжевый цвет , в ацетоне - красный .

Основная ценность концепции сольватохромизма — это контекст, который она обеспечивает для предсказания цвета растворов. Сольватохромизм в принципе можно использовать в датчиках и молекулярной электронике для создания молекулярных переключателей . Сольватохромные красители используются для измерения параметров растворителя, которые можно использовать для объяснения явлений растворимости и прогнозирования подходящих растворителей для конкретных целей.

Сольватохромизм фотолюминесценции / флуоресценции углеродных нанотрубок был идентифицирован и использован для оптических сенсоров. В одном из таких применений было обнаружено, что длина волны флуоресценции углеродных нанотрубок, покрытых пептидами, изменяется при воздействии взрывчатых веществ , что облегчает обнаружение. ^{[ 3 ]} Однако совсем недавно гипотеза сольватохромизма малых хромофоров была подвергнута сомнению для углеродных нанотрубок в свете старых и новых данных, показывающих электрохромное поведение. ^{[ 4 ]}^{[ 5 ]}^{[ 6 ]} Эти и другие наблюдения, касающиеся нелинейных процессов в полупроводниковых нанотрубках, позволяют предположить, что коллоидные модели потребуют новых интерпретаций, соответствующих классическим полупроводниковым оптическим процессам, включая электрохимические процессы, а не физическим описаниям малых молекул. Противоречивые гипотезы могут быть связаны с тем, что нанотрубка представляет собой границу раздела материала толщиной всего в один атом, в отличие от других «объемных» наноматериалов.

Ссылки

^ Марини, Альберто; Муньос-Лоса, Аврора; Бьянкарди, Алессандро; Меннуччи, Бенедетта (2010). «Что такое сольватохромизм?». Дж. Физ. хим. Б. 114 (51): 17128–17135. дои : 10.1021/jp1097487 . ПМИД 21128657 .
^ Райхардт, Кристиан; Велтон, Томас (2010). Растворители и эффекты растворителей в органической химии (4-е, обновленное и дополненное изд.). Вайнхайм, Германия: Wiley-VCH . п. 360. ИСБН 9783527324736 .
^ Хеллер, Дэниел А.; Пратт, Джордж В.; Чжан, Цзинцин; Наир, Нитиш; Хансборо, Адам Дж.; Богосян, Ардемис А.; Руэл, Найджел Ф.; Барон, Пол В.; Страно, Майкл С. (2011). «Вторичная структура пептида модулирует флуоресценцию одностенных углеродных нанотрубок в качестве шаперонного сенсора для нитроароматических соединений» . ПНАС . 108 (21): 8544–8549. Бибкод : 2011PNAS..108.8544H . дои : 10.1073/pnas.1005512108 . ПМК 3102399 . ПМИД 21555544 .
^ Кунаи, Юичиро; Лю, Альберт Тяньсян; Коттрилл, Антон Л.; Коман Владимир Б.; Лю, Пинвэй; Козава, Даичи; Гонг, Сюнь; Страно, Майкл С. (20 октября 2017 г.). «Наблюдение инвертированной области Маркуса электронного переноса при асимметричном химическом легировании первичных (n, m) одностенных углеродных нанотрубок». Журнал Американского химического общества . 139 (43): 15328–15336. дои : 10.1021/jacs.7b04314 . ПМИД 28985673 .
^ Каван, Ладислав; Рапта, Питер; Данш, Лотар; Брониковски, Майкл Дж.; Уиллис, Питер; Смолли, Ричард Э. (1 ноября 2001 г.). «Электрохимическая настройка электронной структуры одностенных углеродных нанотрубок: исследование комбинационного рассеяния света in-situ и видимого ближнего ИК-диапазона». Журнал физической химии Б. 105 (44): 10764–10771. дои : 10.1021/jp011709a . ISSN 1520-6106 .
^ Хартлеб, Хольгер; Шпет, Флориан; Хертель, Тобиас (22 сентября 2015 г.). «Доказательства сильных электронных корреляций в спектрах одностенных углеродных нанотрубок, легированных затвором». АСУ Нано . 9 (10): 10461–10470. дои : 10.1021/acsnano.5b04707 . ПМИД 26381021 .

Дальнейшее чтение

Камлет, Мортимер Дж.; Аббуд, Хосе Луис М.; Авраам, Майкл Х.; Тафт, RW (1983). «Линейные энергетические соотношения сольватации. 23. Полный набор сольватохромных параметров, .pi. *, .alpha. и .beta., а также некоторых методов упрощения обобщенного сольватохромного уравнения». Журнал органической химии . 48 (17): 2877–2887. дои : 10.1021/jo00165a018 .

Внешние ссылки

[1] Марини, Альберто; Муньос-Лоса, Аврора; Бьянкарди, Алессандро; Меннуччи, Бенедетта (2010). «Что такое сольватохромизм?». Дж. Физ. хим. Б. 114 (51): 17128–17135. дои : 10.1021/jp1097487 . ПМИД 21128657 .

[2] Райхардт, Кристиан; Велтон, Томас (2010). Растворители и эффекты растворителей в органической химии (4-е, обновленное и дополненное изд.). Вайнхайм, Германия: Wiley-VCH . п. 360. ИСБН 9783527324736 .

[3] Хеллер, Дэниел А.; Пратт, Джордж В.; Чжан, Цзинцин; Наир, Нитиш; Хансборо, Адам Дж.; Богосян, Ардемис А.; Руэл, Найджел Ф.; Барон, Пол В.; Страно, Майкл С. (2011). «Вторичная структура пептида модулирует флуоресценцию одностенных углеродных нанотрубок в качестве шаперонного сенсора для нитроароматических соединений» . ПНАС . 108 (21): 8544–8549. Бибкод : 2011PNAS..108.8544H . дои : 10.1073/pnas.1005512108 . ПМК 3102399 . ПМИД 21555544 .

[4] Кунаи, Юичиро; Лю, Альберт Тяньсян; Коттрилл, Антон Л.; Коман Владимир Б.; Лю, Пинвэй; Козава, Даичи; Гонг, Сюнь; Страно, Майкл С. (20 октября 2017 г.). «Наблюдение инвертированной области Маркуса электронного переноса при асимметричном химическом легировании первичных (n, m) одностенных углеродных нанотрубок». Журнал Американского химического общества . 139 (43): 15328–15336. дои : 10.1021/jacs.7b04314 . ПМИД 28985673 .

[5] Каван, Ладислав; Рапта, Питер; Данш, Лотар; Брониковски, Майкл Дж.; Уиллис, Питер; Смолли, Ричард Э. (1 ноября 2001 г.). «Электрохимическая настройка электронной структуры одностенных углеродных нанотрубок: исследование комбинационного рассеяния света in-situ и видимого ближнего ИК-диапазона». Журнал физической химии Б. 105 (44): 10764–10771. дои : 10.1021/jp011709a . ISSN 1520-6106 .

[6] Хартлеб, Хольгер; Шпет, Флориан; Хертель, Тобиас (22 сентября 2015 г.). «Доказательства сильных электронных корреляций в спектрах одностенных углеродных нанотрубок, легированных затвором». АСУ Нано . 9 (10): 10461–10470. дои : 10.1021/acsnano.5b04707 . ПМИД 26381021 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]