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隱藏在分子中的光之魔法：共軛π系統如何影響我們的視覺？
色素（chromophore）是能夠在特定波長下吸收光的分子，因此它們被稱為有色分子。這個詞源自古希臘語，意指“顏色的攜帶者”。自然界中存在許多色素分子，其中最知名的莫過於葉綠素，它使葉子呈現出綠色。
我們眼中所見的顏色，實際上是物體反射出的光，這些光並未被該物體吸收。色素分子中，有些區域的能量差正好落在可見光譜範圍內，使得當光線打在這些色素上時，電子能量從基態躍遷至激發態，從而導致顏色的出現。
共軛π系統色素
無論在分子中如何相鄰的p軌道形成π鍵，當三個或以上的相鄰p軌道相互作用時，就會形成共軛π系統。在這樣的系統中，電子能夠捕捉特定的光子，類似於無線電天線對光子的接收。
通常來說，越長的共軛系統能夠捕捉較長波長的光子。
這意味著如果一個分子中包含越多的相鄰雙鍵，我們可以預測它將越有可能看起來是黃色的，因為它不太可能吸收黃色光，而更可能吸收紅色光。對於擁有少於八個共軛雙鍵的系統，則主要吸收紫外區域，對人眼來說是無色的。
色素的結構與特性
質量的共軛色素分子包含如視網膜、各種食用色素、織物染料、pH指示劑等多種例子。這些色素的結構特徵決定了其在光譜中的吸收波長。例如，隨著共軛系統中不飽和鍵（多重鍵）的增加，吸收將隨之轉至更長波長。
木華德-費澤規則可用於估算具備共軛π系統的有機化合物的紫外可見最大吸收波長。
此外，一些金屬配合物色素，例如葉綠素和血紅蛋白中各自的金屬中心，也對它們的吸收光譜有重要影響。葉綠素在光合作用中起關鍵性作用，而血紅蛋白則負責運輸氧氣。
助色基團的影響
助色基團（auxochrome）是附加在色素上的原子官能團，這些基團可以改變色素吸收光的能力，調整吸收的波長或強度。例如，在pH變化的過程中，某些指示劑如酚酞會隨其結構的變化而改變顏色。
在pH範圍0-8內，酚酞的分子結構會限製其吸收範圍至紫外區域，因此顯得無色。
當pH值超過8.2時，發生的結構變化使得其吸收長波可見光，從而呈現出亮麗的品紅色。這一變化的過程展示了分子結構在光吸收中的重要性。
色素的吸收波長範圍
不同色素的吸收波長範圍不盡相同，這好比是彩虹中的不同顏色。了解這些波長有助於我們應用這些色素在生活中，比如在食品工業和纖維染色上。
未來的挑戰與機會
隨著科技的進步，我們對於色素的了解將會深入，如果能有效理解這些分子如何影響我們的視覺與感覺，會不會為我們開啟全新的色彩世界呢？
