染料と顔料について

質問

顔料と染料がなぜカラフルな色を持つのかについてと、顔料と染料の共通点についてなるべく易しく教えてください。
発色団と助色団や共役二重結合というのが共通点ということなのでしょうか？？？
詳しく説明のある本やＵＲＬもご存知でしたら教えてください。

回答No.5

noname#21649

有機色素（染料と顔料をひとまとめにして）は．大きく分けて５種類あります。
１）骨格金属を持ち．金属のＤＤ遷移によって色を示すもの．結合は「配意結合」が主体で．共有結合に近い性質を持ちます。例としては．ヘモグロビン等のヘム代謝系色素．繊維上で発色した藍＋カルシウム（疑問．繊維関係はほとんど関係していないので．色素名と金属名が対応しません）など金属を添加して色をだすもの
２）骨格金属を持たず．多いん環の共有二重結合をもつもの．例としては黄色１０３号とかのタール系色素。「二重結合」と「共有二重結合」とは異なります。前者が．隣接する２つの炭素原子の電子が共有されるのに対し．後者はＳＰ２型電子配置またはＳＰ１型電子配置をとる隣接炭素すべてで共有がおこります。
４）天然物系色素で．テルペノイド代謝物。カロチノイド系色素やアントシアニン系色素です。こちらは．ベンゼン環を持ちません。一部ＳＰ２型電子配置をもつ多環（名称疑問．ＣのみならずＮ．Ｓ．Ｏを環内にもつ）化合物の場合が多く（タンニン酸系黒色色素は．炭素環にＯがついた形が基本骨格等例外があり）．ＳＰ２環で主要な光吸収が起こり．隣接するＳＰ３軌道が最大吸収位置を変更する傾向があります。
５）分子内にラジカルとなりやすい基を持ち．みずからがラジカルとなり発色する場合。多くの場合に光れいき反応で．光のエネルギーで遷移状態になるものの光を放出してもとの状態に戻るものが使われます。この「遷移状態」の電子配置が２重項か３重項かの違いで．前者から発する光を蛍光．後者から発する光を燐光といいます。蛍光が光を止めると発光がとまるのに対し．燐光はいつまでも光りつづけます。市販の「蛍光なんとか」という商品の多くはは燐光を使っています。例としては．白物洗濯用洗剤に含まれている「蛍光剤」で．紫外線を当てると白く光る傾向があり．スーパーによってはワイシャツ売り場に紫外線殺菌灯（たとえば電撃型殺虫機）が置いてある場合があります。これは「染料」とか「顔料」とか言われず蛍光材とか呼ばれています。染料・顔料には含まれないでしょう。

金属化合物を除く化合物は共有結合またはイオン結合で原子が結合し存在します。「共有結合」とは．電子を２つの原子で共有する電子雲を形成する場合の結合方法です。「イオン結合」は一方の原子が他方の原子に電子を与え．それぞれの原子がイオン状態である場合です。色素では．原子群（配意子）から金属に不対電子雲の電子を与え．実質的に共有結合状の電子配置（金属と配意子で電子を共有し一つの電子雲を形成する）で結合する「配位結合」があります。電子雲の状態から．共有結合の一形態に分類される場合もありますし．別の一つの結合形態として分類される場合もあります（ハ－ド・ソフト酸塩基理論の本を見つけて呼んでください）。一つの配意子が一つの金属に対して複数の配位結合をしている場合が．形状をカニにたたえて「キレート結合」と呼びます。はいい結合の一形態です。例としては金属を添加して染色する繊維用色素．血液中に存在するヘモグロビン等ヘム代謝物が一般的でしょう。

共有結合は有機化合物や有機金属化合物一般に見られる結合方式です。
イオン結合は．金属塩（例．無機金属塩と有機金属塩があり．前者は食塩．後者はステア燐酸ナトリウム（自宅で作る石鹸の主成分））化合物一般に見られる結合方式です。
はいい結合は．洗剤などで「エデト酸」添加洗剤があります。これは．エチレンジアミンテトラアセテート（カタカナから構造は分かりますね？）とも呼ばれ．不特定の金属に対してキレート結合する物質です。また．生体内酵素の多くは．マグネシウム・鉄・亜鉛を中心骨格にもつ多くの場合のポリペプチド（一部．蛋白質以外の核酸等を配意しにしている場合あり）をはいいしとするキレートです。これらは．比較的一般的に見られる結合です。
共有二重結合はＳＰ２型電子配置をもつ炭素等（ＯＮＳＰを含む）が３つ以上並んで存在する場合に限り．見られる形態で．ベンゼン（巨大なπ電子雲を上下にもつ）系化合物には一般的に見られる結合形態です。しかし．テルペノイド系化合物の場合には．間にＳＰ３型電子配置の炭素などが入るために一般的ではなく．多くの場合色素等に限って見られる結合形態です。ヘム系色素（ポルフィリン・クロロフィル等）．カロチノイド色素．アントシアニン色素等に多く存在します。

無機色素の場合には．イオン結合で骨格（スピネルとか）が作られ大体がＤ－Ｄ遷移で色を出します（金属の電子配置は有機物がはいいした形態とほぼ同じ．たたし．周りに金属や酸素がある場合が無機色素．有機はいいしがある場合には有機色素）。反射率が高い場合（チタン・スズ・アルミ等）は．かし光を吸収しないので．白くなります。カーボランダム・粉末炭素は光を吸収する場合です。注意を要するのが．黒色系無機顔料で．普通は．藍色（コバルトブルー系色素．ゴス）に鉄茶（酸化鉄系茶色に近い黒系顔料）を混ぜて．複数の顔料で黒色をだします。また．鉛スピネルを混ぜて黒くする場合もあります。炭素が燃えない低温用ならば．粉末炭素を使ったりします。