¿Por qué la mayoría de los compuestos orgánicos son incoloros/blancos? » ABC de la ciencia

Los compuestos orgánicos a menudo aparecen de color blanco, lo que los hace indistinguibles entre sí. Esto se debe a las transiciones electrónicas dentro de la molécula.

Un día, te das cuenta de que has tomado el medicamento equivocado porque todas las tabletas parecen blancas. Culpa al médico por no darle una medicina más distinguible. Esta es la razón por la cual tantos medicamentos ahora están coloreados; para hacerlos visualmente obvios y distinguible. Los medicamentos constituyen principalmente compuestos orgánicos y, como la mayoría de los compuestos orgánicos, son incoloros/blancos.

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¿Qué son los compuestos orgánicos?

Los compuestos orgánicos son moléculas que contienen principalmente átomos de carbono (C) e hidrógeno (H). Otros átomos como Oxígeno (O), Nitrógeno (N), Azufre (S), Silicio (Si), etc. también están presentes, pero en menor cantidad que los dos primeros.

Estos átomos ayudan a caracterizar los compuestos orgánicos en varios grupos según sus propiedades únicas.

Aminoácidos biogénicos, estructuras moleculares.

Lista de aminoácidos: bloques de construcción de proteínas que se componen de compuestos orgánicos simples (Crédito de la foto: chromatos/Shutterstock)

En el pasado, se pensaba que la química orgánica era la “química de la vida”, ya que los seres vivos contenían una gran cantidad de compuestos orgánicos, por lo que se ganó el término “orgánico”. El protagonista del estudio épico llamado ‘química orgánica’ es Carbón, debido a su tetravalencia y propiedad clave de la concatenación.

Hay más de 60 millones de compuestos orgánicos conocidos en la actualidad, e incluso más que esperan ser descubiertos o inventados.

teoría del color

Cuando hablamos de color, simplemente debemos recordar que “lo que se ve en realidad no está allí”.

Suena absurdo, ¿verdad?

Puedes ver claramente el color azul del cielo y el color rojo de tu camiseta. Puede pensar que algo anda mal con sus ojos, pero ese no es el caso.

Sin embargo, es todo lo contrario, el color que ves en realidad no es el color que contiene la sustancia, sino su color complementario. Esto puede parecer contradictorio, pero es cierto.

Los colores que vemos a nuestro alrededor están todos dentro de la parte visible del espectro electromagnético. La luz blanca en sí misma es un espectro de muchos colores y cada color/tono tiene una longitud de onda correspondiente.

Cuando la luz incide sobre cualquier sustancia, una parte se absorbe y el resto se refleja. La luz reflejada llega a nuestro ojo, que es el color que vemos.

Hoja de trabajo de la rueda de color

Rueda de colores: representación de colores complementarios (Crédito de la foto: aekikuis/Shutterstock)

Una rueda de colores que muchos de nosotros habremos visto en las clases de arte puede demostrarlo; el color que vemos, frente a su color complementario que se absorbe.

Entonces, cuando ves una flor amarilla, el color que realmente ha absorbido es violeta.

Cuando hablamos de extremos, una sustancia que aparece blanca indica que ha reflejado todas las longitudes de onda, mientras que una sustancia que aparece negra significa que ha absorbido todas las longitudes de onda y no refleja ninguna.

Espectroscopia UV-Visible

La espectroscopia es una técnica importante para que los químicos comprendan la estructura de las moléculas orgánicas y sus propiedades. En esta técnica, las moléculas deseadas son irradiadas con radiación electromagnética (la longitud de onda depende del tipo de espectroscopia utilizada), lo que provoca varios niveles de excitación (electrónica y atómica) en cuanto a vibración, rotación, energía, etc. El efecto de esta sobre el compuesto se estudia y se aclaran sus propiedades.

Diagrama de espectro electromagnético y longitudes de onda.

Espectro electromagnético de longitud de onda más larga (izquierda) a longitud de onda más corta (derecha) (Crédito de la foto: Fancy Tapis/Shutterstock)

La espectroscopia UV-Visible se utiliza para estudiar las propiedades de color de un compuesto determinado. La longitud de onda utilizada está entre 200 nm y 800 nm. La región por debajo de 200 nm se denomina región ultravioleta lejana y, a menudo, se estudia menos, ya que requiere condiciones de vacío. El compuesto se somete a una serie de longitudes de onda y se toma como longitud de onda a la que muestra absorciones máximas λmáx. Si se encuentra en la región visible, entonces se ve su longitud de onda complementaria.

Transiciones Electrónicas

En la espectroscopia UV, las transiciones electrónicas son de suma importancia. Los electrones enlazados obtienen energía de la longitud de onda incidente y, si es suficiente, son promovidos a niveles de energía más altos. Como se muestra en la imagen, dependiendo del tipo de enlaces involucrados, los electrones se excitan en varias capas.

Diagramas de nivel de energía con transiciones electrónicas

Transiciones electrónicas debidas a la absorción de energía de la longitud de onda incidente. (Crédito de la foto: Creative Commons)

Transiciones Sentido σ σ* El electrón enlazado sigma promovido a orbital antienlazante sigma n → σ* El electrón no enlazado promovido a orbital antienlazante sigma π → π* Los electrones π promovidos a un orbital π antienlazante n → π* El electrón no enlazado promovido al orbital π de antienlace

Como puede verse, las transiciones σ → σ* requieren la mayor energía, seguidas por la transición n → σ*, y así sucesivamente. Todos los compuestos orgánicos tienen principalmente enlaces sigma CC y CH, y las transiciones al orbital sigma de antienlace requieren longitudes de onda en la región ultravioleta lejana; de este modo, no muestran ningún color y reflejan todas las longitudes de onda del espectro visible y aparecen en blanco.

Las transiciones n → σ* tienen lugar en compuestos saturados que contienen un heteroátomo con un par de electrones no compartido (n electrones). Esta transición también se encuentra en la región UV (160 nm – 200 nm), pero requiere menos energía en comparación con la transición anterior. Por lo tanto, compuestos como alcoholes saturados, éteres, haluros, cetonas y aldehídos también aparecen incoloros/blancos.

¿Qué pasa con los compuestos orgánicos coloreados?

Existe una plétora de compuestos orgánicos que son coloridos. Después de todo, toda la industria de los tintes se basa en este fenómeno. Los tintes también son compuestos orgánicos, ya que los compuestos orgánicos son la base de todo lo colorido que se ve a tu alrededor.

cromóforo – Un cromóforo es simplemente un grupo funcional o grupo de átomos que imparte color a los compuestos orgánicos, ya que su longitud de onda absorbente se encuentra en la región visible del espectro electromagnético. Esto significa que sus transiciones electrónicas requieren mucha menos energía.

Las transiciones π → π* y n → π* requieren principalmente longitudes de onda en la región del UV cercano y la región visible. Los ejemplos incluyen, -C≡C-, -C=O-, -N=N-, R-NO2, -COOH, -CONH2.

auxocromo – El auxocromo por sí solo no produce ningún cambio en el color de la molécula, sino que aumenta la capacidad de absorción de la molécula hacia una longitud de onda más larga (región visible). Ejemplo: -OH, -OR, -NH 2 , -NR 2 , -SH, etc. El benceno (siendo la conjugación -C=C- el cromóforo) tiene un λ max a 255 nm, mientras que la anilina (siendo -NH2 el auxocromo) tiene un λ max a 280 nm.

Conclusión

Los compuestos orgánicos tienen una cantidad abundante de enlaces CC y CH; los electrones en estos enlaces están enlazados en sigma y requieren más energía para ser promovidos a niveles de energía más altos. Este tipo de energía solo está disponible con la longitud de onda en la región ultravioleta del espectro, que no está en la región visible. Por lo tanto, todas las longitudes de onda incidentes se reflejan, por lo que las sustancias aparecen blancas/incoloras.

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