¿Cuántas moléculas se necesitan para colorear un litro de agua?

Esta pregunta es imposible de responder de la manera en que se hizo. Para saber cuántas moléculas de un colorante “colorearán” 1 L de agua, también necesitaríamos saber lo siguiente:

  1. ¿Cuál es el coeficiente de extinción del colorante? En otras palabras, ¿qué tan bien este material, como está preparado, atenúa la luz en la longitud de onda deseada? Trabajo con dispersiones de pigmentos todo el tiempo, y una dispersión con ε = 2.4 es un colorante más eficiente que una dispersión del mismo pigmento con ε = 2.0. Este coeficiente generalmente se determina tomando medidas de absorción de UV-Vis en diluciones sucesivas de su colorante preparado y aplicando la Ley de Beer a los resultados (más o menos).
  2. ¿Cuál es la métrica de “visibilidad”? ¿El ojo humano? ¿El detector de un espectrómetro UV-Vis? Si se trata del ojo humano, la magnitud del cambio requerido para la percepción de la diferencia cambia según el color deseado.

Si hubiera una manera de saber qué porcentaje de luz debe absorberse para ver una diferencia, entonces este problema sería fácil. Desafortunadamente, hasta donde yo sé, no existe porque la capacidad de ver del ojo humano depende de muchas cosas, como el contraste de color y el brillo del fondo. También depende si estamos hablando de absorción o emisión. En general, el color de algo está dictado por los colores que absorbe. Según mi experiencia, bajo iluminación ‘normal’ si tuviera un tinte con un alto coeficiente de absorción, no me sorprendería si pudiera ver un color tenue alrededor de [matemáticas] 10 ^ {- 10} [/ matemáticas] M, que estaría alrededor de [matemáticas] 10 ^ {13} [/ matemáticas] moléculas. Si hablamos de emisión, el número será mucho más pequeño porque podemos, al menos en principio, tener un fondo cero. Incluso es posible que pueda ver tan solo 1 molécula, pero un 1000 más o menos seguramente sería suficiente. Tendría que hacer algo de trabajo para configurar el experimento de emisión, no solo ocurren fondos cero y necesitaría excitar su tinte de alguna manera que no genere luz por sí solo.

Depende de la forma del tanque de agua. Posiblemente ninguno.

En un tanque de 10x10x10 cm, un litro de agua es completamente transparente e incoloro. Si toma un tubo de 1x1x1000 cm y mira a través de un extremo estrecho hacia una luz colocada en el otro lado, verá que el agua es azul. Esto se debe a que la luz atraviesa 100 veces más líquido antes de alcanzar su ojo, por lo que ahora puede ver que el agua absorbe un poco de luz roja. Entonces cambiamos el color del agua al ojo sin agregar ninguna molécula.

Tenga en cuenta también que un tinte verde es posiblemente el peor para la detectabilidad: no cambia la intensidad de la luz verde, sino solo la luz roja y azul, a la que el ojo es menos sensible.