物质颜色何处来?

物质颜色何处来?

大千世界里,人们总是被五颜六色的各种物质所吸引:蔚蓝色的硫酸铜水溶液、紫红色的高锰酸钾结晶体、淡黄色的溴化银粉末……色彩缤纷,煞是好看。

然而,物质颜色的奥秘何在呢?

光学理论告诉我们,白光是由红、橙,黄、绿、蓝、靛、紫七种色光按一定的比例混合而成的,太阳光经过棱镜后就会产生这种美妙的人工彩虹景色,而且这些色光之间存在着彼此对应的互补关系,例如紫红色光与绿色光、蓝色光与黄色光,等等。当物质吸收了白光中的某种色光时,与它对应的那种互补色光就呈现出来了,因此,高锰酸钾之所以是紫红色的,是因为它“吃”掉了白光中的绿色光。

那么,物质是怎样“吃”掉某些色光的呢?这还得到物质的微观结构里去寻找答案。

任何物质都是由分子构成的,物质的分子在外界的作用下(例如光照),会发生相应的电子跃迁、分子振动能级跃迁以及分子转动能级跃迁,通俗地说,就是从能量比较低的地方跳到能量比较高的地方去。对某种特定的物质来说,这种跃迁能力也是恒定不变的。正是这种跃迁,使分子“吃”掉了照射到它上面的某种颜色的光能,从而使该物质呈现出这种色光的互补色光。科学家们发现,在这三种跃迁中,电子跃迁是主要的,另外两种跃迁只是跑龙套的角色,当然,一台戏是既少不了主角,也缺不得配角的。

不过,也有的物质并不呈现颜色,这又是何故呢?也许,这种分子中不存在可以跃迁的电子,或者不存在能量较高的空轨道,也许,虽然存在可以跃迁的电子和相应的空轨道,但这些分子所“吃”掉的光并不在可见光区域,而是在紫外光区域,这样的话,光凭肉眼是无论如何也看不到它的真面目的。

化学家在进行化学实验时,经常使用一些有机试剂来鉴定某些物质,这主要是利用这些物质能使试剂所吸收的光与原先的有所不同:或者从原来不显色的转为显色的,或者从原来的颜色变为新的颜色。这对分析化学中新显色剂的发展是很有作用的。

尽管科学家对物质为什么会有颜色这个问题,从理论上找到了根据,可是,仍然存在一些例外的情况不能说明,例如,有的物质根据理论计算应该呈现红色,但它实际上却是黄色;有的物质应是无色的,但它却色彩鲜艳。是论理不完善?还是这些例外的情况特殊?不得而知。看来,对物质颜色和物质结构的关系,还值得科学家们再加推敲。