Barevnost látek

Řada látek obsahuje valenční elektron, který může být excitován do vyšší energetické hladiny elektromagnetickým zářením. Taková látka pak absorbuje záření o určité vlnové délce s energií fotonů odpovídající rozdílu energií obou elektronových hladin. Pokud absorbované záření leží ve viditelné části spektra, bude se lidskému oku látka jevit barevná (bude mít barvu doplňkovou k barvě absorbovaného světla).

Absorbovaná vlnová délka (nm)		Barva absorbovaného světla	Barva látky
400–435		fialová	žlutozelená
435–480		modrá	žlutá
480–490		zelenomodrá	oranžová
490–500		modrozelená	červená
500–560		zelená	purpurová
560–580		žlutozelená	fialová
580–595		žlutá	modrá
595–605		oranžová	zelenomodrá
605–670		červená	modrozelená

Předpovědět barvu látky na základě její chemické struktury bohužel není jednoduché, ani není možné na základě absorpčního spektra jednoznačně usuzovat na složení látky. Z našeho hlediska jsou však významné tři skupiny látek, které jsou často barevné:

1. Látky obsahující systém konjugovaných dvojných vazeb, jejichž molekula není symetrická. Představíme-li si symetrický konjugovaný systém dvojných vazeb, může existovat ve dvou rezonančních stavech, které jsou energeticky rovnocenné:
   
   Přítomnost asymetrického substituentu způsobí, že se energie obou stavů budou lišit. Rozdíl energií přitom často odpovídá energii fotonu z viditelné části spektra. Typickými zástupci mohou být barviva s polymethinovým řetězcem (–CH=CH–CH=CH–) nebo azobarviva (–N=N–). Podobně se chovají i látky s aromatickými či heterocyklickými strukturami vázanými na společný centrální atom (např. trifenylmetanová barviva).
2. Rovněž d a f valenční elektrony mnohdy podmiňují barvu sloučeniny. Bývají přítomny v koordinačně kovalentních vazbách komplexních sloučenin. Například bezvodý síran měďnatý CuSO₄ je bezbarvý, zatímco jeho pentahydrát CuSO₄•5H₂O i vodný roztok mají modrou barvu: v obou případech totiž měď vstupuje do komplexu s vodou [Cu(H₂O)₄]²⁺. Podobně bývají barevné i komplexní sloučeniny dalších přechodných kovů (Fe, Cu, Cr, Mn, Ni, Co), komplexně vázaný kov je i v barevných bílkovinách hemoglobinu a cytochromech.
3. Barevné jsou také ionty, které jako centrální atom obsahují přechodný kov s vysokým oxidačním číslem, např. MnO₄^-, Cr₂O₇^2-.

Analytické metody používané v lékařské chemii a biochemii využívají všech tří skupin barevných sloučenin. Systémy konjugovaných dvojných vazeb často vznikají v reakcích, v nichž analyt kondenzuje s vhodným chromogenem (např. kreatinin s kyselinou pikrovou v Jaffého reakci, diazokopulační reakce při průkazu bilirubinu), nebo vznikají oxidací chromogenu, který obsahuje o jednu dvojnou vazbu méně (oxidace derivátů benzidinu v peroxidázových reakcích). Tvorby barevných komplexů se využívá např. při stanovení bílkovin tzv. biuretovou reakcí (komplexy Cu²⁺ s O a N peptidových vazeb) nebo při průkazech řady látek např. pomocí FeCl₃. Změny barvy při redukci Cr⁶⁺ na Cr³⁺ se využívá např. při průkazu ethanolu ve vydechovaném vzduchu.

Absorpce monochromatického světla může být podmíněna i jinými ději, než je excitace elektronu. Jde především o změny různých oscilačních energií atomů v molekulách a rotačních energií celých molekul. Tyto principy se využívají spíše ve fluorimetrii. Z hlediska lékařské biochemie jsou mnohem méně významné než výše uvedené principy.