染料为什么有颜色，从分子价键角度分析

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染料是有颜色的物质，染料的颜色源于其分子对可见光选择性地吸收，而主要的颜色是它的最大吸收光的互补色。按照量子化学观点，分子在紫外区和可见区的吸收属于电子光谱，通过计算，可以得到分子中所有分子轨道的能量。可以近似地认为，分子的激发能等于最低空轨道（LUMO）与最高占据轨道（HUMO）的能级差ΔE。根据普朗克公式ΔE=hν，可以 计算出分子的吸收频率和最大吸收波长，再根据互补色理论，得到染料的颜色。   

1 计算方法   

用Gaussian 03量子化学软件包,采用杂化密度泛函理论基础中的B3LYP方法,在STO-3G基组水平上,对具有共轭结构化合物的的几何结构进行了优化，算出LUMO 与HUMO的能级差,继而算出最大吸收波长,得出染料化合物结构与颜色的关系并作相关的讨论。    

2 结果与讨论  

2.1 共轭结构的影响  根据计算机优化结果可以发现，染料分子的共轭结构的差异对颜色有着不同的影 响。

从计算结果可知，前者的最大吸收波长比后者的长，相应地其颜色也要深一些。在后者里面，供电子基团-CH3的数目比前者中的多，而且集中在同一侧，导致大π键电子云偏移程度更高，所需激发能减少，最大吸收波长增长。因而呈现出的颜色是前者为绿色，后者为蓝色。  

3 结论   

采用以上方法得到的理论结论基本满足于实际结果，证明了该方法是可行准确的，但由于使用的方法为半经验PM3方法，精准度较使用杂化密度泛函理论中的B3LYP方法差，故而结果会出现部分误差，但总体化合物的颜色变化趋势是符合实际结果的。若想得到更为准确的答案，可采取更高基组水平的方法，例如B3LYP方法的 3-21G等。