Auxocromi acidi e basici, esempi

Gli auxocromi dal greco antico αὐξάνω (aumentare) e χρῶμα (colore) sono  specie legate a un gruppo cromoforo che modificano la sua capacità di assorbire il colore. Gli auxocromi non sono in grado, da soli, di conferire colore a una molecola, ma svolgono un ruolo fondamentale nel potenziamento dell’assorbimento nel campo del visibile.

Il colore

I coloranti sono composti organici che presentano, in genere, almeno un anello benzenico. A causa della presenza di elettroni delocalizzati il benzene assorbe una radiazione con una lunghezza d’onda di 200 nm. Tuttavia l’uomo è in grado di percepire le radiazioni con lunghezza d’onda tra i 400 e i 700 mn e quindi il benzene appare incolore.

Quando una specie assorbe ossia sottrae una radiazione della luce bianca si ha la riflessione delle altre radiazioni che si compongono tra loro conferendo una certa colorazione

Cromofori

I cromofori sono i gruppi strutturali responsabili dell’assorbimento della luce nel visibile. Le lunghezze d’onda assorbite dipendono dal gap di energia coinvolto nella transizione. Una molecola con legami singoli assorbe lunghezze d’onda che cadono nel campo dell’U.V. Le strutture più complesse assorbono invece nel campo del visibile. Ad esempio la presenza di più legami π e le loro interazioni possono influenzare il gap energetico tra gli orbitali molecolari

Molecole contenenti esclusivamente legami σ assorbono nell’ultravioletto, mentre sistemi con doppi legami coniugati, anelli aromatici o gruppi fortemente elettron-attrattori possono ridurre il gap energetico, spostando l’assorbimento verso il visibile.

L’aumento del numero di legami π e la loro interazione porta spesso a un effetto batocromico, ovvero a uno spostamento dell’assorbimento verso lunghezze d’onda maggiori.

Auxocromi

Diversamente dai gruppi cromofori gli auxocromi non sono in grado di produrre il colore. Infatti mentre i cromofori devono la colorazione alla presenza di doppi legami coniugati, gli auxocromi sono gruppi non complessi che presentano atomi con doppietti elettronici non condivisi.

I gruppi auxocromi, o coadiuvanti del colore, modificano la lunghezza d’onda assorbita dal cromoforo.

Gli auxocromi sono classificati come:

• Acidi : -OH, – COOH, -SO₃H
• Basici: -NH₂, -NHR, -NR₂

Ruolo degli auxocromi

A differenza dei cromofori, gli auxocromi non possiedono sistemi coniugati estesi. Essi sono gruppi funzionali relativamente semplici che contengono atomi dotati di doppietti elettronici non condivisi, come ossigeno o azoto.

Il loro effetto si manifesta quando vengono legati a un cromoforo, poiché possono:

• interagire per risonanza con il sistema π del cromoforo

• modificare la distribuzione elettronica della molecola

• ridurre ulteriormente il gap energetico tra gli orbitali coinvolti

• provocare un aumento dell’intensità del colore (effetto ipercromico)

• causare uno spostamento della lunghezza d’onda di assorbimento (effetto batocromico)

Per questo motivo gli auxocromi vengono anche definiti coadiuvanti del colore.

Esempio

Il naftalene, pur essendo una molecola aromatica con un sistema π esteso, appare incolore, poiché il suo assorbimento ricade prevalentemente nell’ultravioletto.

Anche l’1-naftolo che contiene un gruppo –OH (auxocromo), rimane incolore, in quanto il sistema cromoforo di base non è sufficiente a spostare l’assorbimento nel visibile.

Il 2,4-dinitronaftalene che presenta due gruppi -NO₂ che sono gruppi cromofori assorbe nel campo del visibile e appare di colore giallo chiaro

Il 2,4-dinitro-1-naftolo che contiene il gruppo -OH è di colore giallo intenso detto giallo di Marte. Pertanto la presenza di un gruppo auxocromo porta all’intensificazione del colore. L’esempio evidenzia come la presenza di un auxocromo possa rafforzare e stabilizzare la colorazione di una molecola.

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