在電視節(jié)目中,魔術(shù)師經(jīng)常通過(guò)一些細(xì)微的動(dòng)作讓觀眾眼前的物體突然變了一種顏色,就像《名偵探柯南》里鬧鬼公寓奔騰的“血水”一樣。其實(shí)這都是運(yùn)用了變色反應(yīng)的原理。
變色反應(yīng)是發(fā)生了顏色變化的化學(xué)反應(yīng)。生活中,應(yīng)用變色反應(yīng)的現(xiàn)象很常見(jiàn)。
石蕊的性狀為藍(lán)紫色粉末,是從地衣植物中提取得到的藍(lán)色色素,能部分溶于水而顯紫色。它的分子式為(C7H7O4N)n,變色范圍是pH=4.5~8.3。由于在中性環(huán)境下,石蕊顯示出紫色,因此又常常被稱(chēng)為紫色石蕊試劑。然而,由于從紫色到藍(lán)色的顏色過(guò)渡并不明顯,石蕊在使用上沒(méi)有酚酞的適用范圍廣。
常用的石蕊試紙有兩種顏色:紅色石蕊試紙和藍(lán)色石蕊試紙。酸性溶液使紅色試紙變藍(lán),堿性溶液使藍(lán)色試紙變紅。這是因?yàn)槭锸且环N弱的有機(jī)酸,在酸堿溶液的不同作用下,會(huì)因共軛結(jié)構(gòu)的改變而呈現(xiàn)不同的顏色。
含有石蕊的地衣植物
在陽(yáng)光強(qiáng)烈的季節(jié),變色眼鏡能保護(hù)眼睛免受強(qiáng)光刺激,成為很多人的必備配飾。
變色眼鏡之所以會(huì)見(jiàn)光變色,是因?yàn)殓R片中含有鹵化銀(氯化銀、溴化銀)微晶,當(dāng)受到紫外線(xiàn)或短波可見(jiàn)光等激活光照射時(shí),鹵素離子釋放出電子,該電子被銀離子捕獲,發(fā)生下列反應(yīng):無(wú)色的鹵化銀分解為不透明的銀原子和透明的鹵素原子,銀原子吸收光線(xiàn)使鏡片透光率降低,這樣眼鏡就會(huì)變暗。
由于鏡片中的鹵素不會(huì)遺失,所以能發(fā)生可逆反應(yīng),激活光消失后,銀與鹵素再結(jié)合,使鏡片恢復(fù)到原來(lái)的透明或淺色調(diào)狀態(tài)。
宮廷劇中常常演繹用銀針試毒的場(chǎng)景,這種方法有科學(xué)依據(jù)嗎?
古人用銀針?biāo)嚨亩局饕桥?,即三氧化二砷。因?yàn)楣糯纳a(chǎn)技術(shù)落后,所以砒霜的提純度并不高,當(dāng)中殘留的硫和硫化物與銀接觸會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),使銀針的表面生成一層黑色的“硫化銀”。
古人用銀針驗(yàn)毒的方法受知識(shí)的限制,因此并不科學(xué)。有的物品并不含毒,卻含有許多硫,比如雞蛋黃,銀針插進(jìn)去也會(huì)變黑。相反,有些物品含有劇毒,卻不含硫,比如毒蕈、亞硝酸鹽、氰化物等,銀針與它們接觸則不會(huì)出現(xiàn)反應(yīng)。
新鮮的蘋(píng)果切開(kāi)后,果肉往往呈現(xiàn)比較光鮮的顏色,看上去很有食欲??煞胖靡欢螘r(shí)間后,蘋(píng)果的切口表面往往變成棕黃色,好像“生銹”了。很顯然,這是因?yàn)樘O(píng)果的表面發(fā)生了變色反應(yīng)。
蘋(píng)果果肉中含有較豐富的鐵元素,這些鐵元素與空氣接觸后會(huì)被迅速氧化,變成鐵的氧化物(鐵銹的主要成分),呈現(xiàn)出黃棕色,因此使蘋(píng)果的表面看起來(lái)像生了銹一樣。當(dāng)然,如果從生銹的定義(金屬被氧化)來(lái)看,確實(shí)可以說(shuō)蘋(píng)果“生銹”了。
有沒(méi)有方法防止這種現(xiàn)象的出現(xiàn)?知道了“生銹”的原因,要防止蘋(píng)果變色就變得很簡(jiǎn)單——只要不讓果肉與空氣中的氧氣接觸即可。水是一種很好的隔絕空氣的物質(zhì),但由于水依然能溶解微量的氧氣,而蘋(píng)果中
的鐵對(duì)氧氣非常敏感,因此,需在水中加入少量食鹽,這樣就能較長(zhǎng)時(shí)間地使切開(kāi)的蘋(píng)果表面保持光鮮亮麗了。
東方人的頭發(fā)大多是黑色,主要是因?yàn)轭^發(fā)中含有黑色素。黑色素是一種高分子聚合物,它是由人體中的絡(luò)氨酸經(jīng)過(guò)一系列氧化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為吲哚類(lèi)單體后發(fā)生聚合而形成的,吸收幾乎所有的可見(jiàn)光。西方人的頭發(fā)顏色則更多樣,有金色、棕色等。
得益于科技的發(fā)展,發(fā)色早已不是因遺傳決定而一成不變的了,染發(fā)技術(shù)的出現(xiàn)使人們?cè)谧非髳?ài)美的道路上又向前邁了一大步。
目前被廣泛使用的染發(fā)劑大多是合成染發(fā)劑,它們利用一些氧化劑將頭發(fā)中的黑色素氧化,逐步漂白,達(dá)到染色的目的。理論上,各種顏色的頭發(fā)均可以通過(guò)在頭發(fā)漂白后染上相應(yīng)的顏色。
黑色染發(fā)劑為對(duì)苯二胺類(lèi)染發(fā)劑,如果需要將頭發(fā)染成金黃色,就可以使用領(lǐng)磺酸對(duì)苯二胺染發(fā)劑。大部分合成染發(fā)劑所使用的主材料(即氧化劑)是雙氧水。濃度較高的雙氧水對(duì)人體的刺激較大,但作為直接作用在頭部的染發(fā)劑,雙氧水的濃度已經(jīng)調(diào)整到對(duì)人體刺激微小的低濃度水平。
繡球花不僅外形美麗,更惹人喜愛(ài)的是其花瓣的變色特性:初開(kāi)時(shí)是白色,后為黃綠色,漸漸轉(zhuǎn)為淺藍(lán)色或粉紅色,最后變?yōu)樗{(lán)色或紅色。為何繡球花會(huì)變色?
研究表明,繡球花的花色是由一種屬于花青素類(lèi)的花色素苷決定的,這種色素首先在翠雀屬植物中發(fā)現(xiàn)并被命名為翠雀素葡萄糖苷。與一般種類(lèi)的花青素“酸紅堿藍(lán)”性質(zhì)不同,這種色素苷與鋁離子結(jié)合后才能生成藍(lán)色色素。所以,當(dāng)繡球花被種植在酸性土壤中時(shí),土壤中的鋁離子游離出來(lái)并被繡球花吸收,進(jìn)而開(kāi)出藍(lán)色花。而在堿性條件下,土壤中的鋁離子處于結(jié)合態(tài)不能被繡球花吸收,因而開(kāi)出紅色花。