الكروموفور

📅 آخر تحديث: ٢٣ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٣ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 7 صور
الموسوعة الحرة
تتغير ألوان الأوراق في الخريف لأن جزيئات الكلوروفيل (الصبغات ) فيها تتحلل وتتوقف عن امتصاص الضوء الأحمر والأزرق. [ 1 ]

الكروموفور هو الجزء من الجزيء المسؤول عن لونه . [ 2 ] الكلمة مشتقة من اليونانية القديمة χρῶμᾰ (chroma) بمعنى " لون " و- φόρος ( phoros) بمعنى " حامل " . اللون الذي تراه أعيننا هو لون الضوء الذي لم يمتصه الجسم العاكس ضمن نطاق معين من أطوال موجات الضوء المرئي . الكروموفور هو منطقة في الجزيء حيث يقع فرق الطاقة بين مدارين جزيئيين منفصلين ضمن نطاق الطيف المرئي (أو في سياقات غير رسمية، الطيف قيد الدراسة). وبالتالي، يمكن امتصاص الضوء المرئي الذي يصطدم بالكروموفور عن طريق إثارة إلكترون من حالته الأرضية إلى حالة مثارة . في الجزيئات البيولوجية التي تعمل على التقاط أو استشعار طاقة الضوء، يُعد الكروموفور هو الجزء الذي يُحدث تغييرًا في بنية الجزيء عند تعرضه للضوء.  

تُعتبر النباتات الصحية خضراء اللون لأن الكلوروفيل يمتص بشكل أساسي أطوال الموجات الزرقاء والحمراء، بينما يمتص الضوء الأخضر، الذي تعكسه تراكيب النبات مثل جدران الخلايا، بشكل أقل. [ 3 ]
تم تمييز الروابط المزدوجة المترافقة الأحد عشر التي تشكل الكروموفور لجزيء بيتا كاروتين باللون الأحمر.

كروموفورات نظام الرابطة باي المترافقة

تُنتج جزيئات البورفيرين الموجودة في خلايا الدم الحمراء، والتي تتمثل وظيفتها الأساسية في ربط ذرات الحديد التي تحمل الأكسجين، صبغات الهيم التي تُعطي الدم لونه الأحمر. يُحلل الجسم الهيم إلى بيليفيردين (الذي يُعطي الكدمات لونها الأزرق المخضر)، والذي بدوره يُحلل إلى بيليروبين (الذي يُعطي مرضى اليرقان لون الجلد الأصفر).
في عين الثدييات ، يُعد جزيء الريتينال صبغة مترافقة . يبدأ الريتينال على شكل 11-سيس-ريتينال، والذي، عند التقاطه فوتون غاما (ضوء) ذي الطول الموجي الصحيح، يستقيم إلى جميع-ترانس -ريتينال الذي يدفع بروتين الأوبسين في الشبكية ، مما يؤدي إلى إطلاق سلسلة من الإشارات الكيميائية ينتج عنها إدراك الضوء أو الصور بواسطة الدماغ.

كما هو الحال مع مدارين p متجاورين في الجزيء اللذين يشكلان رابطة باي ، يمكن لثلاثة مدارات p متجاورة أو أكثر في الجزيء أن تشكل نظام باي مترافق . في نظام باي المترافق، تستطيع الإلكترونات التقاط فوتونات معينة نتيجة رنينها على امتداد مسافة محددة من مدارات p، على غرار كيفية رصد هوائي الراديو للفوتونات على طوله. عادةً، كلما زاد ترافق (طول) نظام باي، زاد طول موجة الفوتون الذي يمكن التقاطه. بعبارة أخرى، مع كل رابطة مزدوجة متجاورة إضافية نراها في مخطط الجزيء، يمكننا أن نتوقع أن النظام سيبدو أصفر اللون تدريجيًا للعين المجردة، لأنه أقل قدرة على امتصاص الضوء الأصفر وأكثر قدرة على امتصاص الضوء الأحمر. (الأنظمة المترافقة التي تحتوي على أقل من ثماني روابط مزدوجة مترافقة تمتص فقط في منطقة الأشعة فوق البنفسجية، وهي عديمة اللون بالنسبة للعين البشرية). (المركبات الزرقاء أو الخضراء لا تعتمد عادةً على الروابط المزدوجة المترافقة وحدها). [ 4 ]

في الكروموفورات المترافقة ، تنتقل الإلكترونات بين مستويات طاقة تُعرف بمدارات باي الممتدة ، والتي تتكون بفعل السحب الإلكترونية المشابهة لتلك الموجودة في الأنظمة العطرية . ومن الأمثلة الشائعة على ذلك: الشبكية (المستخدمة في العين للكشف عن الضوء)، والعديد من ملونات الطعام ، وأصباغ الأقمشة ( مركبات الآزو )، ومؤشرات الرقم الهيدروجيني ، والليكوبين ، والبيتا كاروتين ، والأنثوسيانين . وتساهم عوامل مختلفة في بنية الكروموفور في تحديد نطاق الطول الموجي الذي يمتص فيه. فزيادة طول أو امتداد النظام المترافق بروابط غير مشبعة (متعددة) في الجزيء يؤدي إلى تحويل الامتصاص نحو أطوال موجية أطول. ويمكن استخدام قواعد وودوارد-فيزر لتقريب الطول الموجي الأقصى للامتصاص في نطاق الأشعة فوق البنفسجية والمرئية في المركبات العضوية ذات أنظمة روابط باي المترافقة.

بعض هذه المركبات عبارة عن كروموفورات معقدة من المعادن، تحتوي على معدن مرتبط بروابط تنسيقية مع ليجاندات. ومن الأمثلة على ذلك الكلوروفيل ، الذي تستخدمه النباتات في عملية التمثيل الضوئي، والهيموجلوبين ، ناقل الأكسجين في دم الفقاريات. في هذين المثالين، يرتبط المعدن بمركز حلقة ماكروية من نوع رباعي البيرول : إما الحديد في مجموعة الهيم (الحديد في حلقة البورفيرين ) في الهيموجلوبين، أو المغنيسيوم المرتبط بحلقة من نوع الكلورين في حالة الكلوروفيل. يمتص نظام الروابط باي المترافقة بشدة في الحلقة الماكروية الضوء المرئي. كما يمكن أن تؤثر طبيعة المعدن المركزي على طيف امتصاص معقد المعدن-الحلقة الماكروية أو على خصائص أخرى مثل عمر حالة الإثارة. [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] حتى جزء رباعي البيرول في المركبات العضوية، غير الحلقي الكبير ولكنه يحتوي على نظام روابط باي مترافقة، يعمل ككروموفور. ومن أمثلة هذه المركبات البيليروبين واليوروبيلين ، والتي تظهر لونًا أصفر.

أوكسوكروم

الأوكسوكروم هو مجموعة وظيفية من الذرات المرتبطة بالكروموفور والتي تعمل على تعديل قدرة الكروموفور على امتصاص الضوء، مما يؤدي إلى تغيير الطول الموجي أو شدة الامتصاص.

هالكرومية

تحدث ظاهرة تغير اللون بتغير الرقم الهيدروجيني ( pH) عندما يتغير لون المادة . هذه خاصية من خصائص مؤشرات الرقم الهيدروجيني ، حيث يتغير تركيبها الجزيئي عند حدوث تغيرات معينة في الرقم الهيدروجيني المحيط. يؤثر هذا التغير في التركيب على مجموعة حاملة للون في جزيء مؤشر الرقم الهيدروجيني. على سبيل المثال، يُعد الفينول فثالين مؤشرًا للرقم الهيدروجيني يتغير تركيبه بتغير الرقم الهيدروجيني كما هو موضح في الجدول التالي:

بناء
الرقم الهيدروجيني0-8.28.2-12
شروطحمضي أو شبه متعادلأساسي
اسم اللونعديم اللونمن الوردي إلى الفوشيا
لون

في نطاق الأس الهيدروجيني من 0 إلى 8 تقريبًا، يحتوي الجزيء على ثلاث حلقات عطرية مرتبطة جميعها بذرة كربون مركزية مهجنة من نوع sp³ رباعية الأوجه، مما يجعل الرابطة π في الحلقات العطرية غير مترافقة. ونظرًا لامتدادها المحدود، تمتص الحلقات العطرية الضوء في منطقة الأشعة فوق البنفسجية فقط، ولذلك يبدو المركب عديم اللون في نطاق الأس الهيدروجيني من 0 إلى 8. مع ذلك، عندما يرتفع الأس الهيدروجيني إلى ما بعد 8.2، تصبح ذرة الكربون المركزية جزءًا من رابطة ثنائية، فتصبح مهجنة من نوع sp²، تاركةً مدار ap ليتداخل مع الرابطة π في الحلقات. هذا يجعل الحلقات الثلاث مترافقة معًا لتشكيل كروموفور ممتد يمتص الضوء المرئي ذي الطول الموجي الأطول، مما يُظهر لونًا فوشيا. [ 8 ] في نطاقات الأس الهيدروجيني خارج 0-12، تؤدي تغيرات أخرى في البنية الجزيئية إلى تغيرات لونية أخرى؛ انظر تفاصيل الفينول فثالين .

أطوال موجات امتصاص الكروموفور الشائعة

المجموعة الوظيفية أو المركبطول موجة الامتصاص
أزرق بروموفينول (الشكل الأصفر)591  نانومتر [ 9 ]
أخضر الملاكيت617  نانومتر [ 10 ]
سيانيدين545  نانومتر
بيتا كاروتين452  نانومتر

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ كراوتلر، برنارد (26 فبراير 2016). "تحلل الكلوروفيل في النباتات العليا - الفيلوبيلينات كعلامات وفيرة، ولكنها بالكاد مرئية، على النضج والشيخوخة وموت الخلايا" . Angew . Chem. Int. Ed . 4882 (55): 4882–4907 . doi : 10.1002/anie.201508928 . PMC 4950323. PMID 26919572 .  
  2. ↑ كتاب IUPAC الذهبي للكروموفور
  3. ↑ فيرتانين، أولي؛ كونستانتينيدو، إيمانويلا؛ تيستيرفي، إيسا (2020). "الكلوروفيل لا يعكس الضوء الأخضر - كيفية تصحيح مفهوم خاطئ" . مجلة التعليم البيولوجي . 56 (5): 1-8 . doi : 10.1080/00219266.2020.1858930 .
  4. ↑ ليبتون، مارك (31 يناير 2017). "الفصل 1: البنية الإلكترونية والترابط الكيميائي، الفصل 1.10: اقتران باي" . جامعة بيردو: كيمياء 26505: الكيمياء العضوية 1 (ليبتون)، إصدار ليبرتكستس . جامعة بيردو.
  5. ↑ غوترمان، مارتن (2012). "الأطياف الضوئية والبنية الإلكترونية للبورفيرينات والحلقات ذات الصلة" . في دولفين، ديفيد (محرر). البورفيرينات ، المجلد 3. الكيمياء الفيزيائية، الجزء أ. إلسيفير. الصفحات 1-165 . doi : 10.1016/B978-0-12-220103-5.50008-8 . ISBN  978-0-323-14390-5. NAID 10005456738 . 
  6. ↑ شير، هوغو (2006). "نظرة عامة على الكلوروفيل والبكتيريوكلوروفيل: الكيمياء الحيوية، والفيزياء الحيوية، والوظائف، والتطبيقات". الكلوروفيل والبكتيريوكلوروفيل . التقدم في عملية التمثيل الضوئي والتنفس. المجلد 25. الصفحات 1-26. doi : 10.1007 / 1-4020-4516-6_1 . ISBN   978-1-4020-4515-8.
  7. ↑ شابلي، باتريشيا (2012). "امتصاص الضوء باستخدام الجزيئات العضوية" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 21-06-2013 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 14-12-2012 .
  8. ↑ كلارك، جيم (مايو 2016). "أطياف امتصاص الأشعة فوق البنفسجية والمرئية" . chemguide.co.uk .
  9. ↑ هاريس، سي. دانيال (2016). التحليل الكيميائي الكمي ( الطبعة التاسعة). نيويورك: فريمان. ص 437. ISBN   9781464135385.
  10. ↑ بريتش، إرنو. (1989). جداول البيانات الطيفية لتحديد بنية المركبات العضوية . توماس كليرك، جوزيف سيبل، ويلهلم سيمون ( الطبعة الثانية). برلين، هايدلبرغ: سبرينغر برلين هايدلبرغ. ISBN  978-3-662-10207-7. OCLC 851381738 . 
  • أسباب اللون : الآليات الفيزيائية التي يتم من خلالها توليد اللون.
  • قد يصبح تصنيع الإلكترونيات النانوية عالية السرعة ممكناً باستخدام الكروموفورات - Azonano.com