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标题: 五光十色背后的科学 [打印本页]
作者: R_Nitro 时间: 2017-9-5 12:43
标题: 五光十色背后的科学
唐朝诗人人苏味道在他的诗《正月十五日》中这么写道：“天花无数月中开，五采祥云绕绛台。”这句诗句形象地表现出烟花绽放于夜空那种令人称绝的五颜六色的美。如今科技更是发展迅速，各色各样的烟花层出不穷，万变不离其宗，烟花之所以如此炫丽多彩的原因只有一个，那就是焰色反应。那么大千世界中存在着不胜枚举的色彩，它们如此耀眼又是为何呢？
首先说一下焰色反应，它是某些金属或它们的挥发性化合物在无色火焰中灼烧时使火焰呈现特征的颜色的反应。有些金属或它们的化合物在灼烧时能使火焰呈特殊颜色。这是因为这些金属元素的原子在接受火焰提供的能量时，其外层电子将会被激发到能量较高的激发态。处于激发态的外层电子不稳定，又要跃迁到能量较低的基态。不同元素原子的外层电子具有着不同能量的基态和激发态。在这个过程中就会产生不同的波长的电磁波，如果这种电磁波的波长是在可见光波长范围内，就会在火焰中观察到这种元素的特征颜色。
以下是部分金属的焰色：Na-黄 Li-紫红 K -浅紫 Rb-紫 Ca-砖红色 Sr-洋红 Rb-紫 Cu-绿 Ba-黄绿 Co-淡蓝
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焰色反应
作者: R_Nitro 时间: 2017-9-5 12:45
无机化学中有很多盐有着各种各样的颜色，这就不得不提到晶体场理论。很多离子显色都是因为某些光被洗手液而呈现被吸收光的补色，但被吸收的原因不尽相同，其中最常见的一种原因叫做d-d跃迁，因中心原子的电子从较低能量的d轨道跃迁到较高能量的d轨道上去所至。晶体场理论认为在配位作用下中心原子的d轨道会产生分裂，从而会引起d-d跃迁，因其成功解释了诸多离子显色问题而被推崇备至。
当然并不是所有离子的颜色都由d-d跃迁引起，比如稀土离子显色多由f-f跃迁或者d-f跃迁引起，原理与d-d类似，而一些阴离子如MnO4-、Fe(SCN)n 3-则是由中心原子与配体之间发生的电荷迁移引起的。电荷迁移是配离子中的配位键中的电子由配位原子的定域轨道引起的。往往其引起的光的吸收通常是宽泛的吸收带，而且吸收强度大，所以颜色很深。入VO4 3-、CrO4 2-、MnO4 -随中心原子电荷升高，半径减小，O 2-的电荷向中心原子迁移越明显，吸收峰分别为36900、26800和18500cm-1依次变低，离子颜色由黄色到橙红色到紫红色，波长越来越长。
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作者: R_Nitro 时间: 2017-9-5 12:47
而很多染料的主要成分都是有机物，那它们为什么又有颜色呢？这就和它们的官能团有关与分子轨道有关，有兴趣的朋友可以去一下《颜色的物理与化学》这本书。此书一共研究了15种颜色的起因，没有一种单独的看法可以涵盖一切起因，至少需要援引5种理论或表达形式，生活中的五颜六色，实则内容丰富无比。
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作者: R_Nitro 时间: 2017-9-5 12:48
以上内容节选自《无机化学（上）》第四版、百度百科
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