Cromóforos: qué son, grupos, funciones, aplicaciones
¿Qué son los cromóforos?
Los cromóforos son los elementos del átomo de una molécula responsables del color. Puede decirse que son portadores de diversos electrones que, una vez estimulados por la energía de la luz visible, reflejan la gama de colores.
A nivel químico, el cromóforo se encarga de establecer la transición electrónica de la banda del espectro de absorción de una sustancia. En bioquímica, es responsable de la absorción de energía lumínica que participa en las reacciones fotoquímicas.
El color que se percibe a través del ojo humano corresponde con las longitudes de onda no absorbidas. De esta manera, el color es consecuencia de la radiación electromagnética transmitida.
En este contexto, el cromóforo representa la parte de la molécula encargada de la absorción de longitudes de onda del rango visible. Lo que influye en la longitud de onda reflejada y de esta forma en el color del elemento.
La absorción de la radiación UV se realiza con base en la longitud de onda recibida por la variación de nivel energético de los electrones y el estado de recepción: excitado o basal. En efecto, la molécula adquiere un color determinado cuando capta o transmite ciertas longitudes de onda visible.
Grupos cromóforos
Los cromóforos están organizados en grupos funcionales responsables de la absorción de la luz visible.
Los cromóforos normalmente están formados por dobles y triples enlaces carbono-carbono (-C=C-): como el grupo carbonil, grupo tiocarbonilo, grupo etileno (-C=C-), grupo imino (C=N), grupo nitro, grupo nitroso (-N=O), grupo azo (-N=N-), grupo diazo (N=N), grupo azoxi (N=NO), grupo azometino, grupo disulfuro (-S=S-), y los anillos aromáticos como la paraquinona y el ortoquinona.
Los grupos cromóforos más comunes son:
– Cromóforos etilénicos: Ar-(CH=CH)n -Ar; (n≥4)
– Cromóforos azo: -R-N=N-R
– Cromóforos aromáticos:
- Derivados del trifenilmetano: [Ar3CH]
- Derivados de la antraquinona
- Ftalocianinas
- Derivados hetero-aromáticos
Los grupos cromóforos presentan electrones resonando a cierta frecuencia, que captan o irradian luz continuamente. Una vez unidos a un anillo bencénico, naftaleno o antraceno, refuerzan la captación de la radiación.
Sin embargo, estas sustancias requieren la incorporación de moléculas de grupos auxocromos, con el objeto de reforzar la coloración, fijando e intensificando el papel de los cromóforos.
Mecanismo y función
A nivel atómico, la radiación electromagnética es absorbida cuando ocurre una transformación electrónica entre dos orbitales de diferente nivel energético.
Al encontrarse en reposo, los electrones están en cierto orbital, cuando absorben energía, los electrones pasan a un orbital superior y la molécula pasa a un estado excitado.
En este proceso se presenta un diferencial de energía entre los orbitales, lo que representa las longitudes de onda absorbidas. En efecto, la energía absorbida durante el proceso es liberada y el electrón pasa de estado excitado a su forma original en reposo.
Como consecuencia, esta energía es liberada de diversas maneras, siendo la más común en forma de calor, o mediante la liberación de energía a través de la difusión de radiación electromagnética.
Este fenómeno de luminiscencia es común en la fosforescencia y la fluorescencia, donde una molécula se ilumina y adquiere energía electromagnética pasando a un estado excitado; al revertir a un estado basal se libera la energía a través de la emisión de fotones, es decir, irradiando luz.
Auxocromos
La función de los cromóforos está ligada a los auxocromos. Un auxocromo constituye un grupo de átomos que, acoplados con un cromóforo, modifican la longitud de onda y la intensidad de absorción, influyendo en el modo en que dicho cromóforo absorbe la luz.
Un auxocromo solo no puede producir color, pero unido a un cromóforo tiene la capacidad de intensificar su color. En la naturaleza, los auxocromos más comunes son los grupos hidroxilo (-OH), grupo aldehído (-CHO), grupo amino (-NH2), grupo metil mercaptano (-SCH3) y los halógenos (-F, -Cl, -Br, -I).
El grupo funcional de los auxocromos presenta uno o más pares de electrones disponibles que, al unirse a un cromóforo, modifican la absorción de la longitud de onda.
Cuando los grupos funcionales se conjugan en forma directa con el sistema Pi del cromóforo, se intensifica la absorción, ya que se incrementa la longitud de onda que capta la luz.
¿Cómo se modifica el color?
Una molécula presenta un color dependiendo de la frecuencia de la longitud de onda absorbida o emitida. Todos los elementos tienen una frecuencia característica denominada frecuencia natural.
Cuando la longitud de onda es de frecuencia similar a la frecuencia natural de un objeto, esta se absorbe más fácilmente. Este proceso es conocido como resonancia.
Este es un fenómeno a través del cual una molécula capta radiación de una frecuencia similar a la frecuencia del movimiento de los electrones de su propia molécula.
En este caso interviene el cromóforo, elemento que capta el diferencial de energía entre diferentes orbitales moleculares que están dentro del espectro de luz; así, la molécula se muestra coloreada debido a que capta determinados colores de luz visible.
La intervención de los auxocromos ocasiona la transformación de la frecuencia natural del cromóforo, por lo que se modifica el color, y en muchos casos el color se intensifica.
Cada auxocromo produce determinados efectos sobre los cromóforos, modificando la frecuencia de la absorción de longitudes de onda de diferentes partes del espectro.
Aplicación
Debido a su capacidad de impartir color a las moléculas, los cromóforos tienen diversas aplicaciones en la elaboración de colorantes para la industria alimenticia y textil.
En efecto, los colorantes presentan uno o más grupos cromóforos que determinan el color. Igualmente, debe poseer grupos auxocromos que permitan potenciar y fijar el color sobre los elementos que se van a colorear.
La industria de elaboración de productos colorantes desarrolla productos particulares con base en especificaciones determinadas.
Se ha creado una infinidad de colorantes industriales especiales para cualquier materia. Resistentes a diversos tratamientos, incluidos la exposición continua a la luz solar y al lavado prolongado, o a condiciones ambientales adversas.
De manera que los fabricantes e industriales juegan con la combinación de cromóforos y auxocromos con el fin de diseñar combinaciones que proporcionen un colorante de mayor intensidad y resistencia a bajo costo.
Referencias
- Chromophore. IUPAC Compendium of Chemical Terminology – the Gold Book. Recuperado de goldbook.iupac.org
- Shapley Patricia. Absorbing Light with Organic Molecules. Chemistry 104 Index. University of Illinois. Recuperado de chem.uiuc.edu
- Reusch William. Visible and UltravioletSpectroscopy. IOCD International Organization for Chemical Sciences in Development. Recuperado de chemistry.msu.edu