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1、第7卷第2期大学化学1992年月物质呈色机理探讨贺克强(武汉工业大学30070)一、物质的呈色,、,,世界上成千上万的物质都有五彩缤纷千变万化的颜色为大自然增添了勃勃生机给人们的生活带来了和谐与美感。物质能显色的原因是什么?是由于光作用到物质,,,,、上物质对可见光产生选择性的吸收反射透射折,。,射散射的结果在可见光范围波长入等于相o一nae一`e一’,730m(相当于波数为2500Om一1380om能量{厅币E相当3.1e0v~1.了jev),若选择性地吸收部分可见,,。二40丫一/厂光后它就会呈现出与之互
2、补的可见光部分的颜色很`_,红,显然10%的反射是不存在的;10鱿的吸收也不可,“。”澳厂能除非是绝对黑体图l表示了物体表面的光谱反。,400500600700射率与相应的呈色关系事实上对溶液而言没有白n;,;,波长(尔)色对沉淀而言不存在无色对纯品体只有无色或有,,。图1物体表面的光潜反射率色不存在白色;对金属而言一般不存在透明性二、物质呈色的根本原因,物质对光能够选择性吸收是由物质的微观结构决定的即由组成物质的分子或离子的电,。子层结构决定的特别是外层电子及其构型当分子或离子的基态能量和各种激发态能量之,
3、,,差在可见光能量的范围内那么当物质吸收可见光后分子或离子中的外层电子就可以从基,。态跃迁到激发态这时物质就呈现出颜色来,.,基态分子所具有的总能量E由三部分组成即电子能量刃分子振动能量兀和分子转动,,。E。E,。」E」」几」E,。」能量E户=十鱿+基态分子与激发态分子的能量差为二凡+十一般及约,....1~IOe。e,」E,,」召,」e」E,eV,为V」E约0lV约0005ev所以兰」凡当凡<17lV或>3lo时,..」e。,,为不可见而当尽一171v一31e0v时为可见且d及越小吸收光波数越小观察到的颜色
4、,,。就越趋向紫色反之颜色就越趋向红色三、物质呈色的三要素,,。,很显然」及在可见光范围内物体在白光照射下即可呈色只要」及一定物体就显示一定的颜色。但还要取决于光源和眼睛的感光率这两个因素。可以说,光源、眼晴和物体是物质显色的三要。“”,素若每人的眼睛对颜色是一视同仁那么光源和物体本身决定了颜色的三特,即色调,,。。性(色相)明度饱和度(纯度)这三者的不同组合就呈现出各种各样的颜色45,,。对光源而言不同的光源在可见光区有不同的能量分布图2是太阳光的能量分布情况,。金绿由于光源不同物质就呈现不同的颜色GIY1
5、01R工`,玉矿(Al卜CxrBeo)在白炽灯下显红色在太阳光中显绿色。深海中的贝壳在海底看是绿5),色(波长为5nx拿出海面则显红色(波长,弃贫侧绷为750nl)这是由于太阳光中的红光部分地,被水吸收了不能到达距水面30m以上的深海中.,,眼睛的感光率在明亮的可见光中正常,4阅500人对55n5m绿光最敏感若用视觉系数表,1,0.0004,波长`川n)示则绿光视觉系数为紫光为红0.00006。3图2海平面上太阳光的能最分布光为图表示了人眼对不同颜色V【{BIGY10!RY尹O;R口.月,甲`T奋.卫.`.w
6、ear氏.吸0吕魂26l,叭哥长喃妇军:{、液洲,籍\洛1粗_!、/“)仄了冶005006007的500600波长()波长〔)mnmn图3眼睛相对应的可见光的感光性图4肠。(CZo`)3水溶液的吸收光谱。3Z;3,,的感光率Kcr(Co)水溶液在低浓度时显绿色在高浓度时显红色就是眼睛的感光率对绿,。,色敏感的结果图J中的吸收光谱可清楚地说明若眼睛对各种可见光感光率一致的话在浓,。,溶液中呈红色那么在稀溶液中应呈浅红色了从可见光的光带宽度也可看到此影响绿光的.。光带最宽,为83snl四、影响物体呈色的诸
7、因素,、、同种物质可显示不同的颜色特别如FeCov,。等过渡元素尤为突出陶瓷釉通常只用八种元素敬射和萤光发射,,,,,,,,作为着色元素(TivCrMhFeNi)必要入射光ocCu,,,,,时还加五种(Au创ubses)就可制得几乎任何颜色的陶瓷制品。显然物质的结构、组成从本质,上决定了物质的显色也可以说物质的化学性质。内反射和物理性质决定了d及的值但物质的显色不仅“取、,决于物质的选择性吸收反射和透射有时还,、、透射要受到诸多的光学现象的影响干涉衍光如散射,,射弥散反射等而这些光学现象往往与物体的颗图5光通
8、过一块部分透明的物体粒、、,,.大小表观状态聚集状态等有关由于存在这些现象人眼观察到的光并不一定是物质吸,。收光后直接反射或透射出来的光而是经过光与物质反复作用或光与光相互作用后的结果金,,,,属都具有金属的光泽但金属的粉末由于对反射光反复散射吸收的结果我们见到的是黑色。,、射射射,常说的铂黑就是如此对于透明的物体一般入射光弧度I二坛+坛+场但在半透明的,`,..,物体中I~z反射+坛射+怡射+饭射
