【科普讲堂】化学家的色彩密码：从实验室到世界的斑斓印记
色彩现象的本质是物质对光的选择性吸收与反射，而化学家通过对物质组成与结构的解析，揭示了色彩背后的化学本质。舍勒绿的砷铜内核、苯胺紫的三芳甲烷结构以及格里斯试剂的重氮显色机理，乃至钒、铬元素的价态色彩变化，均是物质微观结构在宏观视觉上的直接呈现。
舍勒绿：亚砷酸氢铜的毒性翠绿
1775年，瑞典化学家卡尔·威廉·舍勒通过铜盐（如CuSO₄）与亚砷酸钠（NaAsO₂）的复分解反应，合成了亚砷酸氢铜（CuHAsO₃）。该化合物因色彩鲜艳且制备简便，迅速成为19世纪欧洲主流颜料，广泛应用于艺术创作与装饰材料。
画作《做刺绣的女人》，用了舍勒绿（图片来源：Wikimedia Commons）
然而，CuHAsO₃的化学稳定性较差，在潮湿环境中易水解释放砷化氢（AsH₃）气体，且其粉末经呼吸道或皮肤接触可导致急性砷中毒。历史研究表明，拿破仑流放圣赫勒拿岛期间，居所内舍勒绿墙纸的持续分解可能是其慢性砷暴露的重要来源，印证了化学物质毒性与应用风险的辩证关系。
苯胺紫：苯胺硫酸盐的意外紫华
1906年为庆祝铂金发现紫色染料方法而且制作的苯胺紫原始染料（图片来源：The Board of Trustees of the Science Museum）
1856年，英国化学家威廉·亨利·铂金在合成奎宁的实验中意外发现苯胺紫。其主要成分为副品红碱的多甲基衍生物混合物，呈绿色发光粉末状：微溶于热水呈红紫色，溶于乙醇呈紫色，遇浓硫酸显橄榄绿色。早期作为生物染色剂、酸碱指示剂及金属检测试剂使用，尤其适用于丝绸和毛料的染色，且耐光、耐肥皂洗涤。
铂金将苯胺硫酸盐与重铬酸钾反应生成黑色残渣，经酒精溶解后获得紫色溶液。1857年申请专利并建立首家苯胺紫染料工厂，实现工业化生产。在19世纪促使紫色染料普及化，终结了天然染料（如骨螺紫）的垄断地位。
格里斯试剂：重氮偶联反应的显色探针
1858年，德国化学家彼得·格里斯发明的格里斯试剂是用于特征检验亚硝酸根（NO₂⁻）的化学试剂。由对氨基苯磺酸与α-萘胺（或萘酚衍生物）在乙酸介质中配制而成。其检测原理基于酸性条件下亚硝酸根与试剂发生重氮化反应，生成红色偶氮化合物，该产物在520-540nm波长处具有特征吸收峰，通过分光光度法可实现定量分析。
该试剂自20世纪起被纳入标准化检测方法，我国GB/T 5009.33将其列为食品检测第一法。技术发展过程中，通过优化配方（如改用盐酸萘乙二胺）和反应条件（控制pH值）提升稳定性。应用场景从工业循环水扩展至尿液分析、细菌鉴定及石油污水处理等领域。为应对传统方法的试剂储存限制，近年开发了紫外荧光探针等改良技术，但格里斯试剂仍因操作简便、成本低廉保持主流地位。
钒与铬：价态依赖的多色现象
钒化合物的颜色与其价态密切相关，不同价态的钒离子呈现出不同的颜色。V²⁺通常呈现紫色。V³⁺多为绿色。VO²⁺呈蓝色。V⁵⁺颜色多样，可为黄色、橙色、红色或深红色，如五氧化二钒（V₂O₅）通常为橙黄色。这些颜色差异是由于钒离子的电子结构和配位环境不同导致的，使得钒化合物在不同价态下吸收和反射光的波长不同，从而呈现出丰富多彩的颜色。
钒铅矿晶体（图片来源：网络）
铬单质通常呈现出银白色的金属光泽。Cr2O3是一种绿色的固体物质。在一些化学反应中，铬元素的化合价改变会引发颜色变化。Cr3+在水溶液中常显绿色或紫色。当Cr3+与不同配体结合时，颜色表现也有所差异。K2Cr2O7溶液在酸性条件下呈橙红色，是常见的氧化剂。K2Cr2O7与乙醇反应时，颜色会从橙红色变为绿色。利用K2Cr2O7颜色变化可检测酒驾，具有实际应用价值。K₂CrO₄溶液在碱性条件下呈黄色。K₂CrO₄和K2Cr2O7之间可通过调节pH实现颜色转变。
铬元素颜色还受温度影响，一定范围内温度变化颜色可能改变。高温下某些铬化合物会发生分解，颜色伴随产生变化。铬元素在不同晶体结构中，颜色表现也存在差别。铬配合物的颜色与配体的种类、数量密切相关。不同的配体场强度会导致铬离子d轨道分裂程度不同，进而影响颜色。
（图片来源：网络）
化学家们不仅发现颜色，更善于从物质呈现的色彩中寻找新元素的踪迹。以下元素的名字直接来源于它们独特的颜色特征：
铯和铷的发现是科学史上里程碑事件，首次通过光谱分析（观察元素在火焰或电弧中发出的特征颜色谱线）确认新元素的存在，开启了光谱分析化学的新纪元。
在化学的世界里，色彩不仅是视觉的享受，更是科学发现的指路明灯。有些颜色直接以化学家的名字命名，铭刻着他们的贡献；而有些元素的名字，则源于它们呈现的绚丽色彩。这些由化学家发现或创制的色彩物质，不仅是物质结构的宏观体现，更承载了化学学科从定性描述到定量解析的发展历程。从舍勒绿的毒性警示到格里斯试剂的精准检测，从苯胺紫的瞬变美丽到钒铬的价态色彩规律，每一种色彩都是物质世界化学密码的生动解读，彰显了化学学科在认知自然与改造世界中的核心价值。
供稿、编辑｜郝一达
校对｜刘文燕
审核｜张赫、屈缨
