L’effetto solvatocromico e i suoi shift di colore
Alcune sostanze presentano la particolarità di modificare il loro colore in relazione alla polarità del solvente, fenomeno spiegato dall’effetto solvatocromico. Questo fenomeno correla gli spettri di assorbimento e di emissione con la polarità del solvente, ed è osservabile grazie alla presenza di gruppi cromofori che assorbono a una specifica frequenza del campo del visibile.
I composti che mostrano questo effetto possono essere impiegati come indicatori della polarità dei solventi e per caratterizzare sistemi costituiti da diversi solventi e superfici solide solvatate.
L’effetto solvatocromico è causato dalla diversa polarità tra lo stato fondamentale e lo stato eccitato del cromoforo. La variazione della polarità del solvente altera l’energia di stabilizzazione di questi due stati, influenzando il gap energetico tra di essi. Questa variazione può essere influenzata da interazioni polari come legami a idrogeno, interazioni dipolo-dipolo e forze di van der Waals.
Questo fenomeno è supportato dal principio di Franck-Condon, il quale considera le transizioni elettroniche dei cromofori disciolti in liquidi.
Il soluto si solubilizza e viene circondato dal solvente, generando un’interazione stabilizzante. Quando queste interazioni sono diverse tra lo stato fondamentale e lo stato eccitato, si manifesta l’effetto solvatocromico.
Shift batocromico e shift ipsocromico
Il solvatocromismo può manifestarsi in due modi: positivamente, noto come shift batocromico o red shift, quando si verifica una variazione di colore in seguito a una diminuzione della polarità del solvente; oppure negativamente, noto come shift ipsocromico o blue shift, quando si verifica una variazione di colore in risposta a un aumento della polarità del solvente.
Il solvatocromismo è comunemente impiegato in diverse aree della ricerca chimica e biologica per studiare le polarità locali presenti nei macrosistemi e per comprendere la conformazione e il legame delle proteine.
Nonostante ciò, il solvatocromismo rimane in larga parte un fenomeno sconosciuto a causa della complessità di molte interazioni e dei processi dinamici coinvolti.