化學中的五顏六色

摘要：五彩繽紛、千變?nèi)f化的顏色，為大自然增添了勃勃的生機，也為我們的日常生活與工作帶來了生趣與和諧，顏色常常引起人們對化學產(chǎn)生濃厚的興趣，它在我們的日常生活中起著相當重要的作用，這就使之成為許多人關(guān)注的對象。

關(guān)鍵詞：顏色；化學反應(yīng)；日常生活；有機化學

世界是紛繁復雜的，大自然是多姿多彩的，而在化學的天地里，顏色也是如此的豐富：赤、橙、黃、綠、青、藍、紫，樣樣俱有。當我們置身于化學世界，面對化學反應(yīng)中所呈現(xiàn)的五顏六色的顏色變化時，探微解迷之心油然而生！

無色的氧氣（O2）、氮氣( N2 )和二氧化碳( CO2)等共同組成了無色的空氣，雖然我們整日被空氣所包圍，時刻不停地呼吸著它，卻始終感覺不到它的存在。

無色的氫氣（H2）和氧氣（O2）在一定條件下發(fā)生反應(yīng)可生成無色透明的水（H2O）?？諝夂退畡t成為人類及各種動植物賴以生存的兩條無色的生命線。

無色的一氧化碳（CO）——可怕的“無形殺手”，是煤氣中毒的罪魁禍首；無色的甲烷（CH4），俗稱瓦斯、沼氣，是煤礦無端起火爆炸的恐怖災(zāi)星；無色的一氧化二氮（N2O），被人稱為笑氣，曾經(jīng)使二戰(zhàn)時期納粹德國的一艘潛艇象幽靈一樣漂浮在海上，而其中所有的德軍官兵早已被死神掠去了靈魂，安詳從容的笑意還停留在他們的嘴角。從古至今，無色無形無味卻有毒的氣體，制造了多少人間悲??！

還有無色的氨氣（NH3）和無色的氯化氫（HCl）相遇，竟然“無中生有” 冒出了白煙；無色的二氧化碳( CO2）和無色的二氧化硫( SO2)通入石灰水，立刻使澄清的石灰水出現(xiàn)白色混濁，二者在一定的條件下又都能形成美麗的紅色噴泉；無色的酚酞與無色的堿液相遇，又能呈現(xiàn)亮麗的紅色；無色的一氧化氮氣體（NO）接觸空氣后，漸漸生成紅棕色的二氧化氮( NO2）；無色的乙烯（C2H4）和乙炔（C2H2）均可以使紫色的高錳酸鉀酸性溶液褪至無色。

無色純凈的金剛石和石英——價值昂貴的鉆石和水晶，被加工成戒指、項鏈等各種漂亮的裝飾品，閃爍著迷人的光彩，點綴著人們的生活。

若不學化學，又怎知化學王國中的無色領(lǐng)域里還能變幻出如此瑰麗的色彩，同時又蘊涵著人間的禍福生死！

我們學習化學，就走進了彩色的化學王國。我們發(fā)現(xiàn)許多種物質(zhì)都有不同的顏色，而由同種元素組成的物質(zhì)顏色也不盡相同。

在金屬晶體中，金屬原子以最緊密狀態(tài)排列，當光線投射到金屬表面時，其中自由電子吸收所有頻率的光子，隨即又放射出來，因此絕大多數(shù)金屬（除金是黃色，銅是赤色，銫略帶金色，鉍顯淡紅色，以及鉛顯淡藍色以外）顯銀白色光澤。但金屬的光澤，只有在整塊且表面平滑時才能表現(xiàn)出來。因此，粉末狀的金屬除鎂鋁外，多數(shù)呈灰色或黑色。如給暖氣管道涂油漆用的“銀粉”實際是鋁粉。而細小的銀的顆粒卻是黑色的。如黑白照片上看到的黑頭發(fā)，黑衣服等黑色部分全是細小的銀的顆粒。但是，金屬的焰色反而是繽紛艷麗的：紅色的鋰，黃色的鈉，紫色的鉀，磚紅色的鈣，綠色的銅，洋紅色的鍶，黃綠色的鋇以及發(fā)出強烈白光的鋁粉，鋁鎂合金等。利用金屬的焰色反應(yīng)可以制成五顏六色的信號彈；在輝煌燦爛的焰火晚會上更是金屬的焰色反應(yīng)在大顯身手。

鹵族元素形成的鹵素單質(zhì)的顏色比較獨特，隨著核電荷數(shù)的增加，它們的顏色是逐漸加深的，氟氣（F2 ）（淡黃綠色的氣體）→氯氣（Cl2）（黃綠色的氣體）→溴（Br2）（紅棕色液體）→碘 (I2) (紫黑色固體)。

另外，非金屬單質(zhì)中還有灰黑色的石墨，淡黃色的硫，白色的磷等。特別值得一提的是，氧氣雖然是無色的，而液態(tài)氧卻是淡藍色的。

在無機化合物中，有很多是白色固體。但也有許多帶有好看的顏色，如淡黃色的過氧化鈉（Na2O2），棕紅色的三氧化二鐵（Fe2O3），黑色的氧化銅（CuO）和二氧化錳（MnO2），棕黃色的氯化銅（CuCl2），藍色的硫酸銅（CuSO4）晶體，棕黃色的氯化鐵（FeCl3），淡綠色的硫酸亞鐵（FeSO4），暗紫色的高錳酸鉀（KMnO4），血紅色的六氰合鐵酸鉀[K3Fe(CN)6]， 橙黃色的重鉻酸鉀（K2Cr2O7），藍色的氯化鈷（CoCl2）等等。

在有機化合物中，雖然很多都是白色固體或無色液體，但酸堿指示劑則是一道亮麗的風景線。紫色的石蕊，無色或微黃色的酚酞，綠色的溴甲酚綠，橙黃色的甲基橙，紅色的甲基紅等，它們在不同的酸堿溶液中顯示不同的顏色，這是化學反應(yīng)中發(fā)生的顏色變化，而化學反應(yīng)中發(fā)生的顏色變化非常有趣而繁多。

黃綠色的氯氣（Cl2）通入品紅溶液后，氯氣的黃綠色和品紅的紅色同時褪去了。紫色的石蕊，遇酸變紅，遇堿變藍。

淀粉遇碘變藍，雞蛋白溶液遇濃硝酸則變黃。

氯化鈉（NaCl），溴化鈉（NaBr），碘化鈉（NaI）溶液遇硝酸銀（AgNO3）溶液則分別生成白色的氯化銀（AgCl），淺黃色的溴化銀（AgBr）和黃色的碘化銀（AgI）沉淀；

棕黃色的三氯化鐵（FeCl3）溶液遇無色的硫氰化鉀（KSCN）溶液瞬間生成血紅色的六氰合鐵酸鉀[K3Fe(CN)6] ；苯酚遇棕紅色的濃溴水，立刻有白色的三溴苯酚沉淀生成。

引人入勝的是新制備的淡綠色的硫酸亞鐵溶液跟無色的氫氧化鈉溶液反應(yīng)：先析出白色的絮狀沉淀，接著白色沉淀迅速變?yōu)榛揖G色，最后變?yōu)榧t棕色的氫氧化鐵。

化學物質(zhì)的顏色以及化學反應(yīng)中的顏色變化一直被科學家探討和研究著。眾所周知，假如沒有染料，就沒有五光十色的服裝。早在遙遠的古代，人類就開始用一些動植物的色素漂染絲綢和布匹，這些色素就是最早的染料。染料是有顏色的物質(zhì)，但有顏色的物質(zhì)不一定就能作染料。染料必須能把自己附著在纖維上，而且耐洗耐曬不易變色。紅色的茜素和藍色的靛藍本來都是從植物中提取出來的，經(jīng)過對這些染料的研究與合成，科學家逐漸掌握了顏色與物質(zhì)化學結(jié)構(gòu)的關(guān)系。原來，在染料化合物的分子中都有一種叫“發(fā)色團”的原子團，另外還有一些原子團叫“助色團”，分子中有了助色團，可以使發(fā)色團產(chǎn)生的顏色加深，但是分子中如果只有助色團而沒有發(fā)色團時，物質(zhì)不會有顏色。掌握了這些規(guī)律，人們合成并生產(chǎn)了比天然染料顏色更鮮艷，性質(zhì)更穩(wěn)定的染料。如腈綸毛線的顏色就比天然純毛線的顏色艷麗。

染料工業(yè)發(fā)展到今天，不僅有給紡織品染色的染料，還有能用于生物學和醫(yī)學研究用的染料，如激光染料，變色染料，感光染料，半導體染料和液晶染料等。液晶不僅可以制成染料，它還有其它功能，如顯示數(shù)字，指示實驗溫度，毒氣報警等。那么，什么是液晶？又是怎樣被發(fā)現(xiàn)的呢？1888年，澳大利亞的一位叫萊尼次爾的科學家合成了一種奇怪的有機化合物，它“好像”有兩個熔點，把它的晶體加熱到145oC時，便熔成液體，只不過是混濁的，而一切化合物熔化時卻都是透明的。如果繼續(xù)加熱到175oC時，它再次熔化，變成清澈透明的液體，后來，德國物理學家列曼把處于“中間地帶”的混濁液體叫做液晶。液晶在正常情況下，它們的分子排列很有秩序，是清澈透明的。但是，加上直流電場以后，分子的排列被打亂了，有一部分液晶變得不透明，顏色變深了，因而在電子表或者計算器中能顯示數(shù)字或圖象。根據(jù)液晶會變色的特點，人們便用它來指示溫度，報警毒氣等。例如：液晶能隨著溫度的變化使顏色從紅變藍，這樣可以指示某個實驗中的溫度；液晶遇上氯化氫、氫氰酸之類的有毒氣體也會變色。在化工廠里，人們把液晶片掛在墻上，一旦有微量毒氣泄露，液晶變色，就提醒人們及時去查漏、堵漏。

化學物質(zhì)的顏色和化學反應(yīng)中的顏色變化被普遍應(yīng)用于人們的日常生活、工作及科學研究中。

在城市的夜晚，流光溢彩，閃爍不定的霓虹燈，不僅點綴了商店的櫥窗、招牌和廣告牌，美化了城市，它還是一種重要的標志呢。實際上，在霓虹燈的玻璃管中充滿了惰性氣體氖和氬，管內(nèi)壁上涂著各種熒光粉，通上電流，五光十色的霓虹燈就開始爭奇斗艷了。

玻璃本來就是無色的，而一旦加入不同的物質(zhì)，就會得到美麗的彩色玻璃，加入二氧化錳（MnO2）顯紫色，加入二氧化鈷（CoO2）、三氧化二鈷（Co2O3）、四氧化三鈷（Co3O4）顯藍色，加入氧化亞鐵（FeO）、重鉻酸鉀（K2Cr2O7）顯綠色，加入氧化亞銅（Cu2O）、二氯化金（AuCl2）等顯紅色，加入二氧化硒（SeO2）、三氧化二銻（Sb2O3）、氟化鈣（CaF2）等顯乳白色，加入二氯化錳（MnCl2）、氧化銅（CuO）、四氧化三鐵（Fe3O4）等混合物顯黑色。彩色玻璃一經(jīng)問世，就受到人們的普遍歡迎，尤其在裝飾家具環(huán)境方面應(yīng)用非常廣泛。

在過去的一些電影、電視中，經(jīng)常會看到這樣的畫面：收到情報后，展開一看，白紙一張，而灑上特制的藥水后，字跡清晰地顯示出來了，這實際上是利用了碘遇淀粉變藍的性質(zhì)。碘還具有另外一種本領(lǐng)，能鑒定指紋，以確定罪犯：這是因為碘受熱時會升華成碘蒸汽，碘蒸汽溶解在手指印上的油脂等分泌物中，形成棕色指紋痕跡。

在有機化學實驗中不允許有機溶劑含水，我們可以用無水硫酸銅來檢驗：放入一些無水硫酸銅于有機溶劑中，若硫酸銅的顏色變藍，則說明其中含水，若不變藍，則說明其中不含水或含水極少。這是因為無水硫酸銅是白色的，而含結(jié)晶水的硫酸銅是艷麗的藍色。氯化鈷更為奇妙，在不含結(jié)晶水時，它是淺藍色的，但是當它有一個結(jié)晶水時變成藍紫色，有二個結(jié)晶水時變成淡紅紫色，有四個結(jié)晶水時變成紅色，有六個結(jié)晶水時變成粉紅色。由此，我們可以將一朵白色紙花放在氯化鈷的溶液中浸一會取出晾干。當空氣中含的水氣較多時，氯化鈷含的結(jié)晶水較多，當空氣中含的水氣較少時它又把結(jié)晶水放出來。如此，根據(jù)紙花顏色的變化，就能大致推測天氣是否會下雨，一朵能預報天氣的“晴雨花”就做成了。

許多科學領(lǐng)域如礦物學、地質(zhì)學、海洋學、生物學、醫(yī)藥學、農(nóng)業(yè)科學、天文學，甚至考古學中，都要用到分析化學。分析化學中的化學分析是以物質(zhì)的化學反應(yīng)為基礎(chǔ)的分析方法，而化學反應(yīng)過程中伴隨的顏色變化則成為分析化學中比色分析法的靈魂。當有色物質(zhì)溶液的濃度改變時，溶液的顏色深淺也隨著改變；溶液愈濃，顏色愈深；溶液愈稀，顏色也就愈淺。溶液顏色的深淺與有色物質(zhì)的含量有一個簡單的函數(shù)關(guān)系。因此，在分析實踐中，把這種基于比較有色物質(zhì)溶液的顏色深淺以確定物質(zhì)含量的分析方法，稱為比色分析法。

化學中的顏色是絢麗的，化學反應(yīng)中的顏色變化更是隱含著無窮無盡的奧妙。請趕快到神奇的五顏六色的化學世界中來吧，你一定能夠采擷到化學知識寶庫中的七彩珍珠！