10. února 2018 5:17 Lidovky.cz > Relax > Věda

Zeptali jsme se vědců: Co způsobuje blednutí barev na slunci?

  • Poslat
  • Tisk
  • Redakce
  • 2Diskuse
Na slunci prádlo rychle usychá, sluneční světlo však může způsobit jeho... | na serveru Lidovky.cz | aktuální zprávy Na slunci prádlo rychle usychá, sluneční světlo však může způsobit jeho... | foto: Prirodovedci.cz

Na slunci prádlo rychle usychá, sluneční světlo však může způsobit jeho vyblednutí. K čemu přesně při tomto procesu dochází? Na otázku odpověděl doc. RNDr. Jan Kotek, Ph.D., z katedry anorganické chemie Přírodovědecké fakulty UK.

V první řadě je třeba si uvědomit, proč jsou látky barevné. Tady se nevyhneme troše teorie:

Viditelné světlo je elektromagnetické záření v rozsahu vlnových délek λ mezi cca 400 až 800 nm, a energie jeho kvant – tj. fotonů – je dána Planckovým vztahem E = h·f, kde f je frekvence záření. Světlo se šíří rychlostí c, takže frekvence je dána f = c / λ. V souhrnu je tak energie fotonu nepřímo úměrná vlnové délce daného záření, a na foton můžeme nahlížet jako na kvantum energie.

Zeptejte se vědců

Neumíte si vysvětlit některé zákony přírody? Zajímá vás proč je obloha modrá, nebo proč si sova nemůže ukroutit krk? Zeptejte se vědců prostřednictvím rubriky serveru Lidovky.cz.

Otázky posílejte na e-mail internet@lidovky.cz a do předmětu napište: otázka pro vědce a nebo položte otázku přes Twitter s hashtagem # otazkaprovedce.

V oblasti viditelného světla se plynule mění barva světla podle vlnové délky, postupně od fialové (400 nm) přes modrou, zelenou, žlutou a oranžovou až k červené (800 nm). V našem oku vzniká vnímání bílé barvy právě v takovém případě, kdy jsou všechny vlnové délky ve světle relativně rovnocenně zastoupené. Převaha některých vlnových délek (tj. nedostatek světla o ostatních vlnových délkách) vede k tomu, že vnímáme světlo (nebo materiál) jako barevné.

V mikrosvětě probíhá pohlcování (absorpce) energie pouze za určitých pravidel. Absorbující látka se pohlcením energetického kvanta tzv. excituje, tj. dosáhne energeticky vzbuzeného stavu. Energie těchto excitovaných stavů je však pevně daná – můžeme si to představit jako žebřík. K postoupení o příčku žebříku musíme nohu zvednout o přesně danou vzdálenost. Pokud ji zvedneme méně, na vyšší příčku se nedostaneme. Pokud ji zvedneme více, na vyšší příčku se netrefíme a hrozí nám pád. Stejně tak i molekula může absorbovat pouze takové fotony, které mají energii přesně odpovídající rozdílu mezi excitovaným a základním stavem.

Energie fotonů z oblasti viditelného světla odpovídá typickému rozdílu mezi elektronovými hladinami v atomech a molekulách. Pokud molekula pohltí foton viditelného světla, dojde k vybuzení elektronu na vyšší energetickou hladinu. Pohlcená vlnová délka zároveň z dopadajícího světla zmizí, převahu získají ostatní vlnové délky a látka se nám jeví jako barevná. Její barva je doplňková k barvě, kterou měl pohlcený foton – pokud jsou absorbovány fotony z fialové oblasti, látka se nám jeví jako žlutá, při absorpci modrého světla je látka pro naše oko oranžová, při absorpci zeleného světla je červená, a naopak – absorpce červené vede k zelené barvě atd. Co se ale děje s vybuzeným elektronem? Ten postupně ztrácí energii přes vnitřní pohyby molekuly a vrátí se zpět do základního stavu.

A teď k vlastnímu dotazu: v molekulách jsou atomy mezi sebou drženy pomocí chemických vazeb, a tyto vazby jsou zprostředkovány pomocí elektronových párů. Tyto páry jsou lokalizovány mezi atomy – elektrony se pohybují v definovaném prostoru mezi atomy, a tím tvoří vazbu. Pokud vazebný elektron vybudíme na energeticky vyšší hladinu, znamená to také, že jej necháme létat v jiném prostoru, než když byl ve stavu základním. Díky tomu se může stát, že se elektron v molekule přemístí do oblasti, kde už netvoří vazbu, a tím původní vazba zanikne. Molekula, která byla původně barevná, se tak přeskupí nebo dokonce rozštípne na menší fragmenty, které už ale mají úplně jiné vlastnosti, a často už nepohlcují původní vlnovou délku. Tím se mění barva původního materiálu, až nakonec může zmizet zcela.

K popisovanému vyblednutí jsou náchylné pigmenty, jejichž podstatou jsou organické molekuly s konjugovaným systémem násobných vazeb. U těch může velmi snadno v excitovaném stavu dojít k přeskupení vazeb a degradaci molekuly. Oproti tomu, řada anorganických materiálů je barevných v důsledku přítomnosti iontů přechodných kovů. V takovém případě se vybudí volný elektron nacházející se v d-orbitalu kovu, a při relaxaci se vrátí zpět na původní hladinu. Protože se tyto elektrony neúčastní tvorby vazeb, nedochází při jejich excitaci k riziku rozpadu molekuly. Anorganické pigmenty tudíž bývají barevně zcela stálé. 

Prirodovedci.cz
  • 2Diskuse






REGISTRACE NA SERVERU LIDOVKY.CZ, NEVIDITELNÉM PSU A ČESKÉ POZICI

SMS Registrace

Diskuse LN jsou pouze pro diskutéry, kteří se vyjadřují slušně a neporušují zákon ani dobré mravy. Registrace je platná i pro servery Neviditelný pes a Česká pozice. více Přestupek znamená vyřazení Vašeho telefonního čísla z registrace a vyřazený diskutér se již nemůže přihlásit ani registrovat pod stejným tel. číslem. Chráníme tak naše čtenáře a otevíráme prostor pro kultivovanou diskusi.
Viz Pravidla diskusí. schovat

Jak postupovat

1. Zašlete SMS ve tvaru LIDOVKY REG na číslo 900 11 07. Cena SMS za registraci je 7 Kč. Přijde Vám potvrzující SMS s heslem.

2. Vyplňte fomulář, po odeslání registrace můžete ihned diskutovat

Tel. číslo = login,
formát "+420 xxx xxx xxx"
Kód ze SMS je rovněž heslo
Vaše příspěvky budou označeny Vaším jménem, např. K. Novák.
* Nepovinný.
Odesláním souhlasíte s Pravidly diskusí.

Najdete na Lidovky.cz