Đang tải... (xem toàn văn)
Tác giả làm rõ bản chất màu sắc của các chất theo quan điểm cấu trúc hóa học và tính chất hóa học; nêu lên vai trò của các phân tử màu trong sinh học, trong hóa kỹ thuật, hóa phân tích, trong các hiện tượng mà chúng ta bắt gặp hàng ngày và các ứng dụng thực tế của các chất có màu trong nhiều lĩnh vực kỹ thuật khác nhau. Mời các bạn cùng tham khảo.
104 Màu sắc phục vụ nguời MÀU SẮC PHỤC VỤ CON NGƯỊl 5.1 "Vì máu đỏ mà cỏ xanh" Những lời ngài w Raley là: " đị bí ẩn mà không cổ thể hiểu được" Những nhân vật vĩ đại cđ thể sai làm Điều mà thời đại w Raley xem "bí ẩn" ngày khơng cịn bí ẩn Hơn người ta lại thấy đơn cử xem điển hình thực chất lại cị nhiều điểm giông Máu động vật màu xanh chứa đựng cấu trúc giống Cơ sở chúng vòng pophirin nãm cạnh có chứa nitơ Bốn vịng v ậ y "kẹp chặt" lấy ion kim loại: máu ion áy ion sắt, thực vật ion magie - sở bí ẩn (hình 36) Trong trường hợp đầu, cấu trúc đảm bào màu đỏ huyết cầu tố (hemoglobin) máu, cịn trường hợp thứ hai, đàm bảo màu lục diệp lục tố (clorophin) Sự giống cấu trúc khác ion tạo cho thể sống khả nâng mà thể sống khác khơng cị Thực vật chứa diệp lục tố cò thể sử dụng lâu lượng ánh sáng để tách nước giải phdng oxi Magie làm cho mức electron cấu trúc hòa học phân tử diệp lục tố thay đổi đến mức sử dụng lượng cùa tia sáng Mặt Trời đập vào, tạo chất hữu Chỉ vịng năm, theo tính tốn sơ bộ, tác dụng ánh sáng Trái Đất tạo 6.1011 chất hữu Trong thể, huyết càu tố chứa sát chủ yếu thực chức 105 Hóa học màu sắc chất mang oxi Trong phân tử huvết cầu tố cd bốn ion sắt mức oxi hda +2 Mỗi ion cổ khả hda hợp với hai nguyên tử (nghỉa phân tử) oxi Phản ứng với oxi phản ứng thuận nghịch: hấp thụ nơi có dư (trong phổi), giải phóng mơ cổ oxi Khi xảy thay đổi màu máu Huyết câu tố chứa oxi làm cho máu động mạch cổ màu đỏ tươi, cịn huyết càu tố thiếu oxi làm cho máu cị màu đỏ sảm Điêu diễn mà không làm biến đổi trạng thái ion sắt; nổ luôn nằm mức oxi hổa *f Nếu sắt bị oxi hóa đến mức +3, huyết cầu tố cổ màu nâu (dạng máu đông) Chat nhận e/ec fron Chat cho eỉec tron Hình 36 Cấu in k cùa vịng pophirin Như trường hợp huyết càu tố, trạng thái ion định sắc thải màu, không phài thân màu Để cấu trúc kiểu huyết càu tố diệp lục tố xuất màu khác, cần có thay đổi nguyên tác cân cố ion khác Điều xác thực, ỏ số sinh vật, màu máu khổng với tên gọi nổ Chẳng hạn máu loài hái sâm sống đáy sâu đại dương đỏ, mà xanh lam, nổ khồng chứa sắt mà chứa vanađi Những loại tảo sinh sản nơi không đủ oxi ánh sáng Mặt Trời khơng cố màu lục, mà có màu chàm hay màu đỏ 106 M àu sắc phục vụ người o đây, chủng ta đụng chạm đến vấn đề màu phân tử hữu Nguyên tác biến đổi màu hợp chất mà sở mạch vịng cacbon hồn tồn khác so với hợp chất vô Nếu với cấu trúc vô cơ, sở xuất biến đổi màu phân cực ion trạng thái electron nguyên tử hay ion, với phân tử hữu cơ, trạng thái electron toàn tập hợp nguyên tử phân tử lại có tác dụng định Màu dao động electron gây tạo thành tổ hợp hoàn chỉnh phân tử hữu lớn Các electron di chuyển, trường hợp ánh sáng trơng thấy làm xuất điện tích dao động rõ rệt (nghĩa di chuyển được) Những kết ban đầu ánh sáng tác dụng đến phân tử hửu là: làm dao động, kích thích chuyển electron sang trạng thái khác so với trước ánh sáng tầc động vào 5.2 Sự hài hòa màu sắc "Mọi sinh vật hướng tới màu sắc", câu nối nhà thơ vỉ đại w Goethe phản ánh đặc điểm càm xúc mà màu sắc gây nên sinh vật Những hoa tươi thắm, bướm, chim sặc sỡ, màu sắc bảo vệ loài cá, tất xác nhận vai trị cảm xúc màu sắc giới sinh vật w Goethe thực người đă cố ý sâu nghiên cứu tác động màu sắc người, ông coi cảm thụ màu sác trình tâm lý phức tạp Khi quan sát màu đo', người tiếp thu nd cách liên tưởng, nghĩa tạo ký ức liên tưởng, với đổ quen biết, thân thuộc Màu thiên hay màu lam gợi ta nhớ đến bầu trời giá lạnh mặt đại dương bao la Màu vàng da cam làm cho ta liên tưởng đến Mặt Trời, đến ấm áp, đến cam Do mà liên tưởng sở việc phân chia màu thành sác thái lạnh lẽo ấm áp Hóa học m àu sắc ✓ 107 Theo w Goethe, đỏ tươi màu hành động, màu hoạt động Cô nghĩa màu đỏ cờ cách mạng phàn ánh nhu càu hành động, nhu cầu cải tạo giới người Màu hoa cà màu tím màu u sầu, cịn màu lục tạo tâm trạng yên tĩnh thản Màu sắc giới quanh ta thể cách gián tiếp vào trí nhớ tâm lý người Có lẽ biết màu hồng; tên gọi nổ hiển nhiên gắn liền với hoa hồng, vô số hoa hồng: tráng cị, thắm có, đỏ cd, v.v lại có tên gọi hồng San hơ biển cố vô số màu, màu san hô màu hồng thắm Cũng màu nhiệt đới tên gọi sác thái màu xanh: xanh nhiệt đới cổ nghĩa xanh thẳm Trong số màu sắc táo mà bạn quen thuộc, bạn hảy tự chọn lấy màu tương ứng với màu xanh táo mà xem, nhớ lại màu sắc mật ong từ chỗ gàn tráng đến chỗ màu sẫm, bạn chọn lấy màu vàng óng mật ong Ta dưng thấy rõ nguyên tắc: người ta lấy tên vật quen thuộc để đặt tên cho màu sắc, nhằm làm cho ai hiểu chúng Tuy nhiên việc giản đơn Không phải cổ thể mô tả màu sấc mà người thức thời phân biệt cách dễ dàng: màu samo, màu vàng rơm, màu xanh da bát, màu be, màu boocđô Cd đẹp màu riêng biệt đẹp tổ hợp màu Biểu cao cảm xúc người hài hòa màu sắc Nguyên tắc chung hài hòa cảm xúc màu sác kết hợp êm dịu tạo nên màu cd sắc thái gàn gùi nhau, phụ Các họa sĩ, nhà trang trí, người thợ dệt, nhà vẽ kiểu quần áo, bàn ghế chuyên gia hàng chục nghề khác người tạo nên kết hợp hài hòa màu sác Sự hài hòa màu sác phận nghệ thuật ’’trang điểm’’ Bản 108 M àu sắc phục vụ nguòi thân kết hợp màu cđ thể đa dạng Chúng hỉnh thành sở khác nhau: gần gũi sắc thái đấy, khác độ sáng; tương phản đủ màu; gồm màu trung gian màu khiết Trong số kết hợp hài hịa có kết hợp đơi kết hợp ba sau: • Những két hợp dơi : chàm-da cam, tím-vàng, đỏ tía vàng, đỏ tía-lục, chàm-vàng lục, lam-đỏ • Những kết hợp ba: đỏ-vàng-chàm, đỏ tía-vàng-lam, đỏ-lụcchàm, vàng-da cam-tím Sự hài hòa kết hợp hai kết hợp ba ý đến, chuẩn y tượng trưng quan trọng quốc kỳ quốc huy Trên cờ đất nước Xơ viết, màu đỏ tía kết hợp với màu vàng ngỏi nãm cánh, búa liềm Việc áp dụng kết hợp màu sác hài hòa gần quy tắc kiến trúc, trang trí vải vóc đồ gốm, việc tạo mẫu quần áo, bàn ghế tranh Tất nhiên trình sáng tạo vật phẩm hay tác phẩm, nhà họa sĩ tự lựa chọn mặt hài hòa khơng hài hịa màu sắc cho phù hợp với tác động cảm xúc tác phẩm Việc sử dụng màu sác phải tuân theo tính thống giửa hình thức nội dung, phản ánh thực tượng tự nhiên đời sống, đáp ứng yêu cầu thời trang phong cách 5.3 Fianit Từ biết cách đâv vài năm giới chuyên gia hẹp Và từ diễn đàn Dại hội XXV Đảng Cộng sàn Liên Xơ, lan khắp nước Việc điều chế fianit, tinh thể cd độ tinh khiết cao tính chất lạ thường nêu lên gương hợp tác thành công nhà bác học Viện Hàn lâm khoa học Liên Xô với tập thể nhà máy FIAN tên viết tất tên gọi Viện Vật lý Hàn lâm khoa học Liên Xô mang tên Lebedev từ đổ cđ tên gọi "fianit" Ngám nhìn viên đá q, mà khơng thán phục tạo Hóa học màu sắc 109 vật thiên nhiên, mặt đá lấp lánh, màu sác kỳ diệu, rán chác lạ kỳ Theo quan điểm nhà hda học, đá quý thực chất tinh thể oxit cđ cấu trúc gân lý tưởng Chẳng hạn ngọc rubi đỏ tinh thể nhôm oxit cd lán ion crom Theo phương phá FIAN đề ra, cd thể điều chế ngọc rubi đỏ đá q khác cách nhân tạo Màu íìanit thực tế vô hạn Với độ khiết, rắn hệ số khúc xạ ánh sáng gần giống "kim cương" mình, fianit thu hút ý thợ kim hoàn Tuy nhiên, nhà bác học sáng tạo tinh thể đẹp đẽ lại nghĩ trước hết vấn đề khác Fianit có đặc tính quang học khiến chúng tạo nên độ phóng đại mà cà thạch anh, củng thủy tinh quang học cd Cd nghỉa tinh thể nhân tạo ta cd thể tạo thấu kính kính lúp cd dạng lồi kích thước bé mà giữ nguyên độ phdng đại Những máy phát laze quang học tạo tia sáng cd khả tới càn cd tinh thể tinh khiết đến mức lý tưởng Những tinh thể có số íìanit Các chuyên gia lớn lĩnh vực vật liệu học đánh giá cao vật liệu nhà nghiên cứu FIAN điều chế Việc sáng tạo chất bền chác với tính chất học, điện, v.v định trước mở triển vọng rộng lớn cho việc xây dựng kỹ thuật kỷ tương lai, kỷ XXI Những vật liệu chịu lửa có khả chịu nhiệt độ vài nghìn độ cd thể điều chế từ oxit ziconi canxi, nhôm silic, scanđi canxi Điều cd thể xem phép mầu, biết ràng vơ sơ ý định thực trước thất bại Fianit mở đường để tổng hợp gốm cd nhiệt độ cao Nguyên tác mà nhà bác học Xô viết sử dụng cho phép tiến hành phàn ứng với hợp chất "khd" Thực tế ta bát tất nguyên tố bảng tuần hoàn Đ.I Mendeleev tham gia vào tổng hợp chất cần thiết Ban đàu oxit 110 M àu sắc phục vụ ngưịi hợp chất clorua, ílorua hợp chất khác nguyên tố Sử dụng trình luyện kim để điều chế vật liệu không kim loại đưa lại kết quà kinh ngạc Đứng đầu lĩnh vực tập thể nhà bác học Liên Xô lãnh đạo Viện sỉ A.A Prokhorov, người giải thưởng Lênin Nobel Công nghệ điều chế vật liệu lạ thường Những nồi dùng để nấu chảy không co' thành theo nghĩa bình thường từ Chúng thay hàng rào gồm ống đồng mà nước máy chày qua đo' Phối liệu hỗn hợp oxit kim loại chất vào khoảng không trụ đồng Và hình thành "nồi" để nấu chảy Khi mở máy phát, kim loại nung điện cảm ứng, nóng chảy trở thành vật mang nhiệt Nhiệt độ "nịi” gần ba nghìn độ oxit bát đầu nung no'ng, hóa lỏng trở thành dẫn điện Bộ phận hỗn hợp nàm sát ống làm lạnh rán nguội tạo nên thành nơi Bởi chất phần no'ng chảy, chất nóng chảy khơng lẫn tạp chất Vê ngun tác đạt độ tinh khiết lý tưởng Khi làm lạnh, chất nóng chảy kết tinh Cứ sau mười thiết bị lại cho vài kilogam tinh thể diệu kỳ Có thể điều chế tinh thể có màu sác khác tinh thể hồn tồn suốt Màu sắc hình dạng chúng quy định thành phần cho trước phối liệu lò, hỗn hợp ban đầu oxit hay halogenua kim loại, với kim loại ion cho thêm Các nhà bác học nhiều nước nghiên cứu vấn đề điều chế chất siêu tỉnh khiết vật liệu siêu rắn Thành tựu nhà nghiên cứu Liên Xô, người đàu lỉnh vực khoa học giới, tồn giới cơng nhận Tại hội nghị quốc tế, báo cáo nhà bác học Mỹ ”Sự phát triển tinh thể trong.nãm hai nghìn" co' nhận xét nấu chàv oxit theo phương pháp cộng tác viên FIAN đề Maxcơva thành tựu to lớn vật liệu học tạo sử dụng Hóa học màu sắc 111 nhiệt độ siêu cao để tổng hợp vật liệu chịu nhiệt độ cao 5.4 Ánh sáng bóng đen Ánh sáng gây nhiều phản ứng hda học Khi bàn vai trị ánh sáng hóa học, người ta thường hay bát đàu từ chụp ảnh Thật càn dịng ánh sáng qua vật kính khoảng phân trăm giây, tác dụng lên phim, mặt phim xảy biến đổi, tạo thành "ảnh ẩn" Dưới ánh sáng đỏ buồng ảnh ta khơng nhìn thấy nổ, phim nhúng vào dung dịch thuốc hình, ảnh Nơi tia sáng tiếp xúc với hạt li ti nhũ tương ảnh, chúng đem lại phác họa rõ đường viền vật chụp Các sđng ánh sáng mang lượng lượng nguyên tử hấp thụ, nhũ tương ảnh gôm hạt bạc clorua, bromua hay iođua Trong trường hợp ion do, brom hay iot hấp thụ ánh sáng nhờ lượng sóng ánh sáng, electron chuyển từ anion sang cation: _SU Ag+ + Br' -* Ag + Br Kết sinh nguyên tử bạc halogen Trong hạt nhủ tương ảnh xuất hạt bạc kim loại nhỏ Ỏ trung tâm chế hóa với thuốc hình nđ chất khử (ví dụ hiđroquinon), lắng đọng lượng bạc mới, toàn hạt bị ánh sáng chạm đến dàn dân tích tụ thành hạt kim loại đồng thời đen lại Các nguyên tử halogen hóa hợp thành phân tử vào dung dịch thuốc hình bao quanh Ánh sáng phản ứng nhân tố tạo đièu kiện cho việc chuyển electron Tác dụng trực tiếp ánh sáng lên phim làm cho nđ đen lại chi chỗ in hình vật chụp nhũ tương ảnh khơng bị tác dụng đến Sau đặt âm lên giấy ảnh che ánh sáng tác dụng đen trở lại sáng, ảnh trở thảnh đen, ta có dương (hình 37) 112 M àu sắc phục vụ nguời Hình 37 Bản âm (bên trái) bán dương Sự chế hda với thuốc định ảnh đẩy bạc halogenua khỏi nơi không chiếu sáng giấy ảnh Nếu khơng dương đen lại ánh sáng chiếu vào Phần lượng nguyên tử hấp thụ liên hệ với tàn số dao động V sổng ánh sáng phương pháp Planck: £ = hv, đđ: h hệ số tỉ lệ, 6,62.10'27 ec.s bước sóng ánh sáng ngán, lượng tử ánh sáng tương ứng lớn, phạm vi phàn ứng ánh sáng gây rộng Định luật quang hóa định luật Einstein (định luật tương đương) Theo định luật này, lượng tử hấp thụ làm biến hổa phân tử; 6,02 1023 lượng tử, hay "một mol lượng tử" einstein, đo' 6,02.1023 /iv, thay tần số V c/A, đo' c tốc độ ánh sáng (3.1010 cm/s), ta co': hv = 1,983.10'8 — Ằ Bước so'ng Ẵ biểu diễn nanomet einstein bàng 6,02.1023.1,98.20-8 1/ả = 1,19.1016 l/Ả ec Bước sóng ánh sáng 300nm ứng với 3,96.1012ec = 3,96.10ỌJ Những xạ so'ng ngán (ví dụ Rơnghen, tử ngoại) cđ tần số dao động cao có lượng tử lớn Ngược lại tia Hóa học màu sắc 113 đỏ hồng ngoại có tần số thấp có lượng tử bé Vi ta chiếu tia hồng ngoại lên phim đả chiếu sáng, chưa chế hóa với thuốc hình, ảnh ẩn "bị xóa đi" Những lượng tử nhỏ xạ hồng ngoại đủ để làm công việc đẩy electron khỏi nguyên tử bạc electron vượt qua "vùng dẫn" quay trở lại nguyên tử brom Quá trinh lượng tử ánh sáng hấp thụ gây nên trực tiếp gọi trình sơ cấp Những phàn ứng thứ cấp đơi thu hút vào q trình lượng phân tử lớn Dó trường hợp, hấp thụ phản ứng dây chuyền bắt đầu xảy ra; ấy, ứng với lượng tử hấp thụ có nhiêu phân tử chuyển hđa Mặt khác, phản ứng quang hổa, khử hoạt phân tử hẫp thụ lượng tử xảy trước chuyển hóa hóa học diễn ra, va chạm với phân tử khác chảng hạn Trong trường hợp ứng với lượng tử hấp thụ cổ số phân tử phản ứng Hiệu phản ứng quang hda đặc trưng bàng tỉ số: số phân tử sàn phẩm phản ứng V — -số lượng tử hấp thụ Tỉ số gọi suất lượng tử; nổ thay đổi phạm vi rộng (từ phần mười triệu đến hàng trăm nghìn) Chẳng hạn phản ứng dây chuyền hiđro với clo, suất lượng tử 105, nghĩa lượng tử làm xuất trăm nghìn phân tử HC1, cịn ánh sáng trơng thấy làm phai màu thuốc nhuộm xanh metylen, suất lượng tử khơng q 10*4 Phản ứng oxi hóa - khử với bạc halogenua ánh sáng dẫn đến tạo thành nguyên tử bạc halogen Những nguyên tử cị electron khơng cặp địi tương tác với nhau, tạo phân tử halogen tinh thể bạc nhỏ li ti Do đd cd thể nói ánh sáng phá vỡ cặp electron thực liên kết nguyên tử phân tử bạc halogenua Ảnh màu đời vào năm 1906 Nó cd màu xanh chàm, Hóa học màu sắc 151 không đánh giá mức không thừa nhận Trước năm 1930 phương pháp sác ký xem phương pháp chuyên môn hẹp cùa sinh học thực vật học Chỉ nhờ nhà khoa học ý đến phương pháp mà sấc ký cơng nhận Ngày kho' mà tìm thấy lỉnh vực kỹ thuật khoa học tự nhiên không sử dụng chừng mực thành tựu sắc ký Trước năm 1930, phương pháp sắc ký dùng chủ yếu để tách hỗn hợp chất hữu sinh học Từ cuối năm 1930, sắc ký bắt đầu dùng ngày rộng rãi việc phân tích chất vơ cột chứa nhơm oxit, giấy tẩm hiđroxit nhôm crom, cột chứa chất hữu kiểu đimetylglioxim, oxiquinolin, v.v Trên sở độ hấp phụ khác ion nhôm oxit, người ta đả nghiên cứu phép phân tích sắc ký định lượng các-ion Nếu hạt tích điện co' khả hấp phụ khác nhau, chúng tách tốt cột, củng lớp nhôm oxit mỏng Các vùng chúng cố thể xác định mắt, thông qua màu sắc, biểu sắc phổ Sự phân tích cổ thể tiến hành cách định lượng Cơ sở để làm việc dựa đặc điểm sắc phổ: chất khu vực phân bô cách đồng Do đđ, có phụ thuộc tỉ lệ kích thước vùng sác phổ nồng độ dung dịch khảo sát Người ta xây dựng cho trường hợp cụ thể phụ thuộc mẫu độ lớn vùng sắc phổ vào nồng độ dung dịch Sau đò điều kiện vậy, ta nhận sác phổ chất ấy, co' nồng độ chưa biết, dựa vào đường cong mẫu người ta xác định nồng độ Người ta đề phương pháp xác định định lượng dựa vào độ dài vùng sắc phổ, dùng cho canxi, sắt, đồng, niken, thiếc clorua, asen, thủy ngân ion vô khác Thực tế phương pháp đơn giản Bạn co' thể tự tiến hành cách dễ dàng cách phân tích sắc ký sơ đẳng hỗn hợp ion Bạn lấy ống thủy tinh co' đường kính khoảng 0,5cm, dài - cm 152 Màu sắc phục vụ ngi Dùng nút bơng nhỏ bịt kín đầu ống lấy đũa thủy tinh nện thật chặt Sau cho vào ống chất hấp phụ tán nhỏ - đố canxi cacbonat (phấn) hay tốt bột nhôm oxit Điều cần ý độ cao cột chất hấp phụ không 4cm lịng nđ khơng cd khoảng trống không chặt Và bạn cđ cột sác ký Bạn chuẩn bị hỗn hợp ion khảo sát Cổ thể trộn lẫn clorua hay nitrat Ni2+, Co2+, Fe3+, thứ lml Sau khuấy kỹ ống nghiệm, bạn đổ dung dịch chuẩn bị vào cột sắc kỹ với lượng - giọt Lần lượt hình thành dải vùng có màu khác ứng với màu ion dung dịch nước Cổ thể phân chia ban đầu chưa đủ rõ rệt, cần làm hình sác phổ ban đầu đổ ’’Thuốc hình" trường hợp cò thể nước Bạn rửa sắc phổ có hai, ba giọt nước bạn gọi sắc phổ "đã hình", đd dải vùng cổ màu khác tách biệt cách rõ rệt so với trước Bạn phân biệt màu ứng với cation: màu hồng coban, màu lam lục niken, màu nâu vàng sát Ta cố thể tiến hành cách phân tích kiểu sắc ký khác gọi sắc ký lớp mỏng mà ta đến trước Ta để chất hấp phụ - nhôm oxit - dạng ướt lên mặt thủy tinh Sau khô, nhỏ lên nd - giọt dung dịch khảo sát Ion cột đứng nằm dải đầu nằm Các dải vùng thứ hai, thứ ba, v.v nằm xung quanh nd thành vòng tròn Để chúng tách biệt rõ rệt hơn, ta làm hình sắc phổ giọt nước Khi cd sắc phổ nhiều ion khác nhau, ta cd thể tiến hành phân tích dung dịch chưa biết So sánh sắc phổ thu với sác phổ cd, ta xác định cd mật ion ion hỗn hợp khảo sát Dựa vào độ lớn dải vùng, cd thể xác định định lượng nồng độ ion cụ thể Trong trường hợp phải tách hỗn hợp ion không màu, phép phân tích ctí phần phức tạp Điều quan trọng trường hợp Hóa học màu sắc 153 phài chọn chất hỉnh để ion khảo sát tạo với no' hợp chất cđ màu sắc khác Người ta phân tích dung dịch chứa ion chì thủy ngân, axil polỉphotphoric, cịn hóa học hữu hỗn hợp aminoaxit Dối với ion Pb2' (Hg+), người ta làm hỉnh nhờ tạo thành cromat chúng: 2HgN0 + K2Cr0 = Hg,Cr04 + 2KNO3 Pb(N0 3)2 + K2Cr0 = PbCr04 + KNO3 Những hợp chất phân ly tạo thành có màu sác khác nhau: thủy ngân cromat co' màu da cam, cịn chì cromat co' màu vàng Sau cho hỗn hợp chứa ion Pb2+ hay Hg+ vào cột sắc ký chứa nhôm oxit, ta cho thêm vào no' 2- giọt nước Nước trường hợp tạo điều kiện phân chia tốt, cấu tử, khòng ánh hưởng đến màu, phức aquơ thủy ngân khơng màu: Cịn hình thực dung dịch K2Cr04, đưa vào với lượng 5- giọt Sự tạo thành dải da cam hay dai vàng chứng tỏ co' mặt ion tương ứng dung dịch Trong trường hợp cation thủy ngân co' mặt, dải phân bố dài dài theo chiều cao cột sắc ký Đối với cation, củng anion, cd gọi dãy hấp thụ ứng với phân bố ion chất hấp phụ Dứng đầu dây hấp thụ ion co' khả nãng hấp thụ ỉớn chất hấp phụ cho Chảng hạn, số anion phổ biến thỉ cacbonat C03" sunílt (SO2') khác lớn nđ cho phếp áp dụng sắc ký để làm cho dung dịch khơng cịn chứa cacbonat bicacbonat Diều sử dụng thiết bị làm mềm nước cứng Trong sô' trường hợp, tách sắc ký tiến hành giấy lọc bỉnh thường Bằng cách này, ta cổ thể tiến hành phân tích hỗn hợp chứa thuốc nhuộm thuộc loại khác Nếu ta nhỏ lên giấy lọc một, hai giọt hỗn hợp xanh metylen rođamin hay 154 Mồu Sắc phục vụ cõn ngưòi xanh metylen eozin, mặt giấy tạo thành vết cd màu phức tạp ỏ có màu chàm, vỉ xanh metylen nàm Ỏ ngoại vi vết xuất màu rođamin hay eozin Trong trường hợp cd sấc ký mao dẫn Cơ sở nd sử dụng tính chất mao dẫn bề mặt thể xổp Bề mặt chất xơ vài hay giấy, phủ lưới mao quản cd kích thước khác Thường thường, bề mặt cd điện tích mang dấu xác định Do đd, hấp phụ mao quản phụ thuộc vào điện tích vào kích thước phân tử bị hấp phụ bề mặt vật thể đă cho Trong ví dụ nêu trên, xảy tượng sau Giấy dung dịch nước tích điện âm Cd nghĩa là, hạt điện tích dương dễ tiến gần đến bề mặt nd Xanh metylen lại cation Tương tác với giấy hấp phụ mạnh nd nằm vết Rođamin eozin tương tác với mặt giấy yếu đd bị đẩy vùng ngoại vi Sự khác khà bị hấp phụ hoạt tính mao dẫn dản đến phân bố thuốc nhuộm giấy lọc dạng vòng đồng tâm Để thực phân tích phức tạp tách hỗn hợp gồm nhiều cấu tử, giấy lọc loại thơng thường cơng dụng Chúng q mỏng, khơng đủ xốp Các mao quàn chúng bé phân tử lớn xuyên qua Dể tách số chất, đòi hỏi phải dùng loại giấy lọc đặc hiệu Người ta nhỏ dung dịch ban đầu dạng giọt cách mép giấy khoảng đấy, gọi đường xuất phát Sau đd nhúng mép giấy vào chậu chứa pha linh động - dung môi chọn sản Dung môi thấm ướt giấy, lan theo nd chất tạo thành hỗn hợp lan theo Những cấu tử hấp phụ với dung môi lan nhanh Sau khoảng thời gian xác định, người ta sấy khô giấy phun chất thị lên để làm hình vết cấu tử Dể xác định chất gì, đâu, người ta tiến hành song song thí nghiệm với dung dịch cd chứa hợp chất biết Sau đd so sánh Hóa học màu sắc 155 vị trí vết mẫu cấu tử hỗn hợp Có thể áp dụng phương thức khác: đo phàn khoảng cách mà vết qua so với chiều dài đường dung môi Khi đđ càn biết trước phàn khoảng cách ỉà bao nhiéu chất Chảng hạn, người ta xác định có mat aminoaxit hỗn hợp cách Trong trường hợp này, chất hình ninh iđ rin Ngồi giấy nhơm oxit để làm chất hấp phụ, người ta cđ thể dùng loại chất hữu vô cơ: hồ tinh bột, saccarozơ nhựa tổng hợp, silicagen (Si02), pemutit, magie, kẽm oxit, v.v Thường dùng silicagen nhựa tổng hợp Các nhựa tổng hợp gọi ionit, thành phân chúng có chứa nhóm cđ khả nãng trao đổi ion với ion có dung dịch khảo sát Sác ký sử dụng nhựa gọi sắc ký trao đổi ion Càn phải thấy ràng sắc ký trao đổi ion, củng đa số kiểu sác ký đại khác, hồn tồn khơng thiết ion cấu tử khác hỗn hợp phải tạo hợp chất cđ màu Chỉ có kiểu phân tích sắc ký cổ nhất, kiểu hấp phụ chất lỏng, mà thí nghiệm M.x Txvet tiến hành, đòi hỏi cấu tử tách phải cổ cấu tử màu riêng phải tạo hợp chất có màu khác với chất Ngày u cầu khơng cịn Các chất từ cột sắc ký nhận dạng theo màu, mà theo dấu hiệu khác: độ dẫn nhiệt, cực đại phổ hấp thụ tử ngoại hay hồng ngoại, khối lượng phân tử ion, độ phổng xạ hàng loạt đặc điểm cá biệt khác Nhà sáng lập sắc kỹ đă dùng chất phụ rắn chất lỏng linh động Khi nghiên cứu tượng sác ký người ta nhận thấy tiện nên thay chất lỏng linh động bàng dịng khí trơ, cịn chất hấp phụ rán thay chất - mang, xốp có bề mặt tẩm chất lỏng Và xuất kiểu sắc ký sác ký khí - lỏng 156 Màu sắc phục vụ ngưòi Người ta cho mẫu vào hệ thống đun nống, từ hệ thống chất dạng mang bàng khí trơ (nitơ, heli hay agon) qua chất lỏng hấp phụ chất - mang Các hạt phân hô khoảng khác chất - mang Sau toàn hỏn hợp chất phân bố chất - mang ứng với khả nâng liên kết với bề mặt chất, chất khí (nitơ, heli, v.v.) mà suốt thời gian tiếp tục qua hệ thống, bát đầu rửa cấu tử Với điều kiện thí nghiệm cố định (tốc độ dòng, áp suất, nhiệt độ), thời gian từ lúc cho mẫu vào đến lúc mẫu thoát khỏi cột đặc trưng hợp chất Thơng thường thời điểm mẫu xác định theo độ dẫn nhiệt khác chất khí tinh khiết chất khí co' chứa chất Do khác độ dẫn nhiệt mà tạo hiệu sò nhiệt độ hiệu số tương ứng điện trở dây đặt chất khí Điêu xác định băng giấy, biểu đồ giấy xuất đỉnh mà điện tích no' tương ứng với lượng hợp chất thoát từ máy sắc ký Do mà người ta biết chất cđ mẫu phản ứng lấy co' với lượng Qua thí nghiệm tiến hành rộng rãi, người ta đến xây dựng số kiểu máy sắc ký khí - lỏng Đơn giản máy sắc ký diện dùng để tách chất tương tác khác với chất hấp phụ Hỗn hợp phân tích qua cột cách liên tục Các cấu tử, bắt đàu từ cấu tử bị hấp phụ nhất, khỏi cột Thường thường dịng khí - mang qua liên tục, hỗn hợp phải tách thành chu kỳ Do độ bị hấp phụ khác mà cấu tử thoát khoảng thời gian khác Ỏ dạng ép, hỗn hợp chuyển chất khí - mang, sau đđ người ta cho chất khí qua, chất khí hấp phụ tốt cấu tử pittông, nđ ép cấu tử khỏi cột Đơi đồng thời với chất khí ép, người ta tác động đun nong Phương pháp sắc ký gọi sắc ký nhiệt Đến cố tất Hóa học màu sắc 157 vài chục kiểu phân tích sác ký, từ kiểu cổ đơn giàn sắc ký hấp phụ giấy đến sắc ký ion, oxi hóa - khử sác ký nhiệt Việc chọn cách hay cách tùy thuộc vào mục đích mà nhà nghiên cứu đặt Phương pháp sắc ký chảng cho phép tách hỗn hơp phức tạp gồm chất có màu khác Mà sắc ký, người ta tinh chế sản phẩm phản ứng tách cấu tử quý, kiểm tra sản xuất xác định co' mặt cấu tử hỗn hợp phản ứng, tiến hành phản tích nhanh phân tích nhanh xác Ví dụ tách đồng vị phổng xạ phát nguyên tố mới, càn thiết phải dùng sắc ký Thiếu nđ ta tách tinh chẽ kỹ nguyên tố đất hiếm, bời chúng cđ tính chất hda học hình thường giống Người ta dùng sác ký để tách hợp chất tinh khiết vitamin, điều tiết tố, thuốc kháng sinh dược phẩm khác Nổ cho phép cô đặc chất từ dung dịch loãng, ỏ Nhật bản, thí nghiệm khai thác uran vàng từ nước biển thực sác ký Sắc ký áp dụng rộng rãi vào mục đích phân tích: xác định tính đồng chất; kiểm tra tổng hợp chất lượng thuốc nhuộm hữu hợp chất khác; nghiên cứu cấu trúc phân tử cách thiết lập mối liên hệ khà nảng bị hấp phụ cấu tạo hợp chất cho Sắc ký vượt xa khuôn khổ tên gọi nguyên văn nố Sau bắt đầu tồn ghi màu, no' trở thành công cụ vạn tay nhà nghiên cứu, cho phép đặt giải nhiệm vụ ngày phức tạp, tinh vi đa dạng Diều định tinh đa dạng phương pháp sắc ký Chúng khác mơi trường mà đổ xảy tách (người ta phân sấc ký khí, sắc ký khí - lỏng sác ký lỏng); hai chế tách (sắc ký phân tử hay hấp phụ, sác ký trao đổi 158 Màu sắc phục vụ nguòi ion, sắc ký kết tủa sắc ký phân phối); ba hình thức tiến hành trình (sắc ký cột, sắc ký mao dẫn, sắc ký giấy sác ký lớp mỏng) Sắc ký giải nhiệm vụ mà phương pháp khác thực tế khơng thể giải Chẳng hạn trảm năm nhà hđa học suy nghỉ nát đc bí mật axit photphoric Khi hiđrat hđa anhiđrit photphoric thu axit gỉ theo trỉnh tự nào? Mãi đến năm 40 kỷ này, nhà nghiên cứu Xô viết nghiên cứu tiên đề lý thuyết xác nhận chúng thí nghiệm Và sắc ký giúp họ cách đác lực Sự cổ mặt axit chứa từ đến 12 nguyên tử photpho phân tử trình tự tạo thành axit đố hiđrat hđa anhiđrit photphoric xác định phương pháp sắc ký giấy đơn giản Đồng thời sắc ký hai chiều áp dụng Sắc phổ ban đầu nhận bàng phương pháp đả mô tà mục 5.14 Để nhận nđ, người ta lấp dung dịch ban đầu cò chứa hỗn hợp axit photphoric lấy thời điểm khác phản ứng hiđrat hòa anhiđrit photphoric Người ta dùng dung môi kiềm Sau đđ (trước xử lý với chất thị) người ta áp dụng cách tách theo hướng thẳng gổc với hướng ban đàu dùng chất hình axit Tiếp đd, xử lý tờ giấy với chất thị Trước mắt nhà nghiên cứu đă cành sau: vết tương ứng với axit poliphotphoric phân bố thực tế toàn bề mặt tờ giấy Đồng thời axit cổ vết tương ứng riêng Sự nhanh chổng độ xác phương pháp sác ký cho phép xác định đồng chất trường hợp chất đổ có mặt với lượng vài nguyên tử, ví dụ tỉm nguyên tố Người ta cho hỗn hợp chứa đồng vị nguyên tố phải tìm qua cột trao đổi ion, nguyên tố xác định theo xạ Hóa học màu sắc 159 phóng xạ Mỗi nguyên tố cột sắc kỷ chiếm vùng xác định, nguyên tố thoát khỏi cột Sự xuất nguyên tố kèm theo kiểu xạ hoàn toàn xác định So sánh thời gian trình tự khỏi cột sác ký đặc điểm xạ cho phép định có mặt nguyên tố Đại số học sụ hài hỏa" cúa màu sắc 160 "ĐAI SỐ HOC VÀ Sư HÀI HỊA" • • • CỦA MÀU SẮC (Lòi bạt) Cuộc du lịch vào giới hđa học màu sắc đến kết thúc Tất nhiên khơng thể nhìn hết ngốc ngách giới đa màu, đa dạng Vả lại mục đích đặt khác - tham quan, mà ià nghiên cứu sâu Trong khoa học chưa nối lên tiếng nối cuối màu sắc chán cđ mai Cd thể bạn đọc trẻ tuổi bước vào giới khoa học kỹ thuật rộng lớn mở đường khám phá qu> luật chi phối màu sắc mà chưa tìm Nhưng biết nét bàn Giờ đâ} cổ thể trà lởi ngài w Raley: máu đỏ mà cỏ xanh Đấy khơng cịn điều bí ẩn Màu định trạn£ thái electron phân tử hợp chất Mọi biểu mài sắc phản ánh cách xác hài hịa cá< quan niệm thuyết lượng tử: photon dòng ánh sáng "đậĩ vào" tương tác với electron phân tử, kích thích electron gà} màu Trong đơn chất, trạng thái electron cùa nguyên ti riêng biệt quan trọng xuất màu Trong tinh thí phân bố khơng gian, liên kết hổa học vị trí biến độn) mức náng lượng electron Trong hợp chất vơ cơ, giữ va trị yếu phân cực ion dẫn tới phân bố mật electron ion so với trạng thái vỏ electron nguyên ti riêng biệt Trong phân tử hừu thỉ hệ thống liên kết hóa họ tạo quần thể electron mà đố electron 71 đóng vai tr< 161 Hóa học màu sắc c h ín h y ếu , lại cổ ý n g h ĩa b ản M ới đ â y n g i t a đ ã p h t h iện r a cấu t r ú c p h â n tử tr o n g th ể c h ú n g t a c h ịu t r c h n h iệ m tiế p th u m ùi r ấ t g iố n g c c c ấ u tr ú c p h â n tử tiế p th u k íc h th íc h n h s n g v m u sắc V t ấ t c ả c h ú n g đ ề u n h ữ n g th u cự c k ỳ n h y cá c biến đổi t r n g th i c ủ a ' le c tro n V ấ n đ ề đ â y ch ỉ có m ộ t, sư b iế n đổi n h ỏ t r n g th i n n g lư ợ n g c ủ a cá c m ứ c e le c tr o n v k h ả n ă n g ph àn b iệ t v đ ịn h h ìn h cá c m ứ c n y c ủ a p h â n tử T r ê n sở g iố n g n h a u n ày, t a cố th ể m ộ t cách h ìn h ả n h r n g c h ú n g ta n g i p h n tử" v "n g i n h sá n g " h ay " n h ìn th ấ y p h â n tử " b n g m ũ i v gưi n h s n g ” b ằ n g m ắ t Ö cấp độ p h â n tử v e le c tro n , k ế t hợp th ô r g th n g c c từ k h n g cịn có ý n g h ỉa n ữ a T r o n g b ìn h d iệ n n y đ a n g n r a m ộ t p h a m vi h o t đ ộ n g r ộ n g lớ n t r í tị m ị v kiên n h ẩ n củ a c c n h n g h iê n c ứ u Tuy n h iê n x u ấ t h iệ n m u sắ c phụ th u ộ c c h ẳ n g n h ữ n g v c ấ u tr ú c e le c tr o n b ê n tr o n g , m c ò n vào n h iê u n h â n tố b ê n n g o i n ữ a C h ín h đ iề u n y ch o p h é p t a n g h ĩ r ằ n g m ộ t c h a n trờ i b a o la đ a n g m r a cho c c n g h iê n c ứ u t r í tư n g tư ợ n g c ủ a n h b c h ọc v c c h ọ a sỉ, n h ữ n g k iế n tr ú c sư v n h ữ n g người đ ại diện ch o n h iề u n g n h c h u y ê n m ô n k h c m h o t đ ộ n g , lao đ ộ n g sá n g tạ o c ủ a h ọ g ắ n liề n với m u sắ c Ö b u ổ i đ ầ u c ủ a n ề n v ã n m in h , cac n h n h , c c t r i ế t gia, c c h ọ a sỉ v cá c n h b c h ọ c đ ã cố tìm h iể u bi m ậ t c ủ a n h s n g v m u sác C c b n h ã y c ò n n h n h ữ n g tr u y ề n th u y ế t k ể r ằ n g th ợ n g đ ế đ ã xe k h ắ p b ầ u tr i đ ể b a n lử a v n h sá n g Các t r i ế t g ia cổ H y L p đ ã đ ề r a m ộ t số th u y ế t v ề b ả n c h ấ t c ủ a n h sáng T h e o m ộ t tr o n g c c th u y ế t n y th ì n h s n g c i b ắ t n g u n từ m t c ủ a c h ú n g ta T h u y ế t đ đ cho r ằ n g c h ú n g t a n h ìn th ấ y v ậ t v m u sá c củ a c h ú n g k h i ta h n g d ò n g n h s n g từ m ắ t c h ú n g ta v ch ú n g T h u y ết n y đ ả n h ậ n r a m ộ t đ iề u c h ủ y ế u có lý n h s n g v m u sá c liên hệ với n h a u th n h m ộ t khối V è s a u n ày v iệc n g h iê n u n h s a n g đ ã đư ợc x e m độc q u y ề n c ủ a v ậ t lý, tr o n g k h i đ d q u a n tâ m đ ến b ả n c h ấ t c ủ a m u sắ c lại c ô n g 162 “Đại số học hài hòa“ cúa màu sắc việc chủ yếu nhà hđa học Và suốt thời gian dài, người ta cho "ánh sáng vết sẫm vật lý", ta cd thể khẳng định màu sắc điểm nghiên cứu hda học Các cơng trình nhà bác học vỉ đại I.Newton A.Einstein khám phá chất ánh sáng Các cơng trình nhiều hệ nhà hda học xác định mối liên hệ cấu trúc chất với cổ màu nđ Tuy nhiên vấn đề ánh sáng màu sắc nhiều điểm chưa rõ, đòi hỏi phải nghiên cứu Mỗi bước đường nhận thức tượng ánh sáng màu sắc gắn liền với đấu tranh tư tưởng xung đột quan điểm Nhân đây, ta cổ thể nhớ lại tranh luận hai bậc thiên tài thi ca khoa học - Wolfgang Goethe Isaac Newton Tất nhiên, tự thân hai ông tiến hành tranh luận I.Newton phát minh quang phổ vào kỷ XVII, W.Goethe thỉ thách thức với thuyết ánh sáng Newton vào kỷ XIX Có thể thấy vấn đề thật gay go, sau nhiều kỷ làm việc nghiên cứu mà đến phải dùng số thuyết mâu thuẫn với để giải thích tượng ánh sáng màu sắc Các nhà bác học lại thay đổi quan điểm vấn đề Lẽ lại dấu hiệu mặt yếu khoa học hay sao? Tuy nhiên thỉ xin phép đặt câu hỏi ngược lại: thỉ trình độ khoa học kỹ thuật hôm nào, nhà bác học khơng có khà thay đổi quan điểm mình? Bởi lẽ phép biện chứng phát triển Tác giả hy vọng từ sách bạn đọc hiểu để giài thích tượng ánh sáng cần phải dùng số thuyết Đây dấu hiệu mặt yếu khoa học, mà lời kêu gọi hành động Thế giới màu sắc cđ thể nhận thức phát minh đời lại mở trước mát người ngày hồn hảo Hóa học màu 8ắc 163 tranh hài hòa giới "Càng quan sát giới này, ta thấy rõ màu sắc tạo đẹp Và đẹp khơng phải điều thỏa mãn tính cầu kỳ người, mà điều cần thiết cho người" Và muốn dùng lời lẽ tác giả người Pháp J.Grant, lấy sách "Màu sắc đời sống" để kết thúc câu chuyện G N FAĐEEV \ầh/ CX* HÓA HỌC VÀ ổ MÀU SẮC H iệu d ín h : HỒNG NHÂM c/ỉịwtrách nhiệm xuất bản: PGS TS T Ô Đ Ã N G H Ả I * N gười dịch: H O À N G N H Â M , V Ũ M IN H Biên tập: N G U Y Ễ N H U Y T IẾ N Sửa chế bản: QUANG H U Y Trình bày bìa: HƯ Ơ NG LA N iÊ&k:' -T ặ Ễ kÀ 1- ỉ mị A% NHÀ XUẤT BẤN KHOA HỌC VÀ KỸ THUẬT 70 TRẦN HƯNG ĐẠO, HÀ NỘI In 1000 cuốn, khổ 14,5 X 20,5cm Tại Xí nghiệp in 19-8 Số 3đường Nguyễn Phong sắc - Nghĩa Tân - Cầu Giấy - Hà Nội Giấy phép xuất số: 84-68-13/11/2000 In xong nộp lưu chiểu tháng năm 2001 í * ... nghịch Màu sắc phục vụ nguời 1 42 Bàng Các chất màu nhạy nhiệt * Hợp chất Nhiệt độ thay đồi màu * CoCl2 2C6 H N4 10H,O CoBr2 2C6H J2 N4.101ỉ 20 MgI2 2AgI CoI2 2C6 H pN 10H2O 35 40 45 50 CoS04 2C6... NíC 12 2C6 H N4 10H2O NiBr2 q ¡H !2 N4 ÍOHLO HgI2 2CuI € (^ )2 ^ » N4 10H2O 60 60 60 65 75 NíNH4 P04 6H20 Co3 (P0 )2 ^H CoNH4 P0 h Co Pb(OH >2 vơi 4,5% H20 120 nh4vo3 (NH4 )3P04.12MoO j (NH4ỈV2ỏ7... )3P04.12MoO j (NH4ỈV2ỏ7 Cd(OH )2 7Cu02S:0 6H20 C0 CO3 /íCồ(OH) FeO.OH 2PbC03 Pb(ÜH) Pbcạ* C d co3 140 140 145 150 160 20 0 20 0 22 0 25 0 28 0 28 5 29 0 ' 310 Màu sắc ban đầu Màu sắc sau tác động nhiệt