Мезомерный эффект мы можем наблюдать визуально. Окрашенные органические соединения состоят из молекул, в которых имеется сопряжение между кратными связями и, как правило, на одном конце сопряженной π-системы, состоящей из С=С и C=N-связей, находится (+М)-группа, а на другом - (-М)-группа.Наш глаз способен воспринимать электромагнитные излучения в диапазоне от 400 до 800 нм, который поэтому называется видимой областью. Если на сетчатку глаза попадают одновременно и с одинаковой интенсивностью лучи всех длин волн видимой области, например, от солнца, мы воспринимаем их как белый свет. Если глаз регистрирует лишь часть этого излучения, то лучи определенной длины волны кажутся нам окрашенными. Если на сетчатку вообще не попадают лучи указанного диапазона, то для человека наступает темнота.Когда на краситель (или пигмент*) падает белый свет, часть излучения с определенной длиной волны поглощается, а другая часть отражается. Эта отраженная часть достигает сетчатки, вызывая ощущение цвета. Если, например, краситель поглощает желтую компоненту видимого света (длина волны 580 нм), то мы будем воспринимать предмет в так называемом дополнительном цвете, в данном случае как синий. В табл. 2.7 приведены цвета некоторых отдельных лучей света, поглощаемых красителем, и соответствующие дополнительные цвета, воспринимаемые глазом как цвет красителя.Таблица 2.7 Длина волны и цвет поглощаемых лучей и дополнительные цвета

Поглощая квант света определенной частоты, молекулы красителя переходят в возбужденное состояние. Если в молекуле сопряжение передается с помощью π-систем бензольных колец, то возбужденное состояние можно описать хиноидной структурой, аналогично той, которую мы рассматривали при объяснении мезомерного эффекта. Например, для красителя метилового красного:

Чем больше склонность молекулы к мезомерии, т. е. чем более протяженная сопряженная система, тем меньше энергетическая щель между основным и возбужденным состояниями. Такую молекулу легче возбудить, т.е. она будет возбуждаться светом с большой длиной волны (малой частотой). Это означает, например, что в красном красителе, который поглощает свет с λ≈540 нм, мезомерный эффект больше, чем в аналогичном по строению, например, желтом, красителе (λ≈480 нм).В качестве примера сравним сходные по строению альдегиды (А), (Б) и (В), отличающиеся длиной цепи сопряженных двойных связей между диметиланилиновой и карбонильной группами:

Соединение (А) с одной С=С-связью между этими группами имеет бледно-желтую окраску (палевую), соединение (Б) с четырьмя такими связями желтое, а соединение (В) с восемью такими связями - ярко-оранжевое. Принято говорить, что (В) имеет более глубокую окраску, чем (Б) или (А). Самая глубокая окраска - зеленая, наименее глубокая - зеленовато-желтая; углублению окраски соответствует переход сверху вниз вдоль последней колонки табл. 2.7. Таким образом, зеленые красители должны характеризоваться π-системами, склонными к сильному мезомерному смещению π-электронов.Дициановинильная группа -С=С(CN)2 является более сильным акцептором π-электронов, чем карбонильная. Поэтому соединение (Г) (фиолетовое) окрашено глубже, чем родственное ему соединение (Б), а соединение (Д) (синее) - глубже, чем соответствующее соединение (В).Для возникновения окраски вовсе не обязательно наличие на одном конце сопряженной цепи π-донорной, а на другом конце - π-акцепторной группы, каковыми в приведенных выше примерах являются диметиланилиновая и карбонильная или дициановинильная группы. Окраска возникает даже в простых полиенах при достаточно длинной цепочке сопряженных С=С-связей.К чисто углеводородным красителям относятся, например, природные каротины, имеющие желтую или красную окраску. Для того, чтобы у ненасыщенного углеводорода появилась такая неглубокая окраска, как желтая или красная, необходимо, чтобы в сопряжении находилось большое число С=С-связей. Так, в β-каротине, основном красящем веществе моркови, число сопряженных связей достигает 11!