变黄不是你的错_风闻
毕导THU-毕导官方账号-2020-12-22 08:20
生活中,我们有时会戴上有色眼镜看这个世界。很多观众日常戴着黄色的眼镜,所以看一切都是黄色的。但最近我发现,当我摘下眼镜后,世界竟然也在慢慢变成黄色!
随着四季推移,树叶会变黄。时光流逝,老照片会变黄!菊花残,满地伤,你的笑容已泛黄。也欢迎大家在弹幕里打下现在离你最近的黄色的东西。
仔细思考后你会发现,变黄的远不止这些。你的白衬衣、日记本、床单、白墙、空调、冰箱、最后都会变成黄色。你花大价钱找Tony老师染的头发,褪色后一律是黄色。人衰老时我们说面色蜡黄、人老珠黄。就连你每天的吃喝到厕所里最后变成SNP,这个S和N竟然也都是黄色!
这一切难道只是惊人的巧合吗!难道黄色是万事万物的注定归宿吗?我的观众中那些搞黄色的老蛇皮们早已洞悉了世界的本质吗?今天我就来和大家探讨一下为什么世间万物最后都会变成黄色。
为了解答这个问题,我们先分析下一些常见物品变黄的原因。
树叶为什么会变黄?因为树叶中含有绿色的叶绿素和黄色的胡萝卜素、叶黄素。夏天光合作用强,叶绿素多,叶子显绿色。秋天日照变短,叶绿素变少,就显出了黄色。
为啥你花多少钱染的神仙发色最后都会变一头黄毛?因为头发里本来有黑色和偏红黄色的色素。Tony老师染发第一步是把黑色漂浅,头发的本色就从黑色变黄色了。染完了新发色美美哒,但随着水洗日晒,染发剂色素慢慢没了,又露出了目前头发的本色,也就是黄色。
无论色泽多么诱人的食物饮料,在你身体里走一圈都变成了黄色的液体或固体。这是因为血红蛋白经过胆素原循环变成了黄褐色的粪胆素和尿胆素,就染色了……所以黄色是健康的颜色。除非你昨天吃了红心火龙果……吃完上完厕所回头看一眼有惊喜。
床单用久了变黄可能是你背上的汗和滋泥蹭上去了,也可能是布料中的荧光剂在洗涤和晾晒中没了,看上去就泛黄了。要是还有别的什么原因,你可以自我反思下,我就不知道了。
表面上看变黄的路径各种各样,却不约而同走向黄色的终点。我不禁陷入沉思,是什么在决定物质的颜色呢?
为什么这个老番茄是红色的?为什么真爱就一定是蓝色?为什么奇迹就一定是橙色?有的观众已经在抢答了,因为番茄只反射红光,你看到的就是红色。对吧,小学老师都是这么教的。可难道番茄分子去吃五颜六色的光子自助餐,偏偏不吃波长在650nm的红色光子?
事实上我跟老番茄吃过饭,据我观察,他很挑食,不是不吃红色,而是只吃绿色。这个番茄其实是吸收蓝绿光,反射其它光,你的大脑把除蓝绿光外的混合光处理成了红色。
那从微观上讲,物质是如何选择吸收什么颜色的光呢?这就涉及到我们小学二年级就学过的电子跃迁了。一个物质的分子放在那,平时挺安静的。但光照时,电子吸收光子的能量后会变得excited,由基态跃迁到激发态。电子都很挑剔,只有特定大小的能量能激发它们,而光的能量只取决于光的波长,光的波长又体现为光的颜色,所以特定的分子只吸收特定颜色的光。
比如番茄皮里有大量番茄红素,它会吸收波长在443、471、502nm的蓝绿光,反射其它的光。再比如蓝莓里有锦葵色素,它会吸收590nm的黄光,从而显黄色的补色,也就是蓝色。
因此,你眼中万物五彩缤纷的颜色,主要取决于物质的化学结构吸收了某些颜色的光后,你的大脑对剩下的光的主观感知。为了方便理解,大家可以参考Jablonski图。
化学这门学科的底层逻辑是,结构决定性质。那么多东西都变成黄色,一定是因为时间的流逝让它们的化学结构发生了相似的变化。难道这就是世界变黄的本质规律?让我们来审视一下这些变黄的化学反应。
纸张中的长链纤维素上的羟基会被空气氧化,变成酮,不知不觉就黄了。
白墙上的聚氨酯白面漆会在紫外线照射下氧化,变成醌,不知不觉就黄了。
空调外壳中的聚碳酸酯会发生光致重排、环氧化,生成双键、酮、酚,不知不觉就黄了。
布料里的抗氧化剂 2,6-二叔丁基对甲酚会被空气中的氮氧化物氧化,变成3355四叔丁基4-4芪醌等一堆物质,不知不觉就黄了。
SNP中的S和N的黄色来源于粪胆素和尿胆素,它俩也是胆素原氧化生成的。
有的观众已经发现了规律,变黄好像都是氧化诶。没错!氧化无处不在,防不胜防。那为什么氧化后就往往是变成黄色呢?
这是因为,白色的物质,往往是电子跃迁需要的能量很大,要吸收紫外光才会excited,并不吸收可见光,所以看着就是白色。但氧化过程加氧去氢,可能向分子中引入碳碳双键和羰基,如果单双键交替排布就会形成共轭体系。
我们在小学二年级就学过前线轨道理论,有机物的电子跃迁是以前线电子从HOMO跃迁到LUMO为主的。分子结构中单双键交替越多,共轭体系越大,电子发生π-π*跃迁所需要的能量就越小。原来要能量比较高的紫外光才能激发电子跃迁,氧化之后,比紫外光能量更小的可见光也能激发电子跃迁了,吸收光谱曲线就会向长波方向移动,这就叫红移。
综上所述,原本白色的物质氧化之后,生成了双键、共轭结构,吸收光谱红移了一丢丢,开始吸收紫光了,那它看起来就是紫色的补色,也就是黄色啦。这就是世界都在变黄色的化学本质。所以人只要碰到氧气就难免会变黄,大家不必太过自责啦。
深色物质往往具有更复杂的分子结构,更大的共轭体系,比如紫色石蕊、甲基橙、花青素,没几个苯环都不好意思说自己有颜色。欢迎大家在弹幕里写出它们的不饱和度。此外,一些含有O、S、N、P的基团也会促进吸收光谱红移,具体移多少,有一些经验公式帮助大家计算科学gys。
你以为我做了半天视频就是让你以后可以堂堂正正gys么?我是这么肤浅的人么?
刚刚我们讲过,有颜色的物质往往结构更复杂。你看这个番茄红素它又长又宽,就像这个粪胆素它又大又圆。再像叶绿素,有四个吡咯构成的卟啉环,还有一个镁嵌在中间,呋喃看了都直呼复杂。黑色素整个是超级共轭大分子,不饱和度你数都数不清。
这些分子让你人工合成,我估计没几个人能合出来,但是每一片叶子都会合成叶绿素。仔细观察这个世界,春天有七彩斑斓的花花,秋天有五颜六色的果果,B站有花里胡哨的弹幕。如果说黄色是世界的终点,如果说合成有颜色的分子那么复杂,为什么这个世界从来就不缺少色彩?
这就是自然的amazing。我大二有机实验课上做过最复杂的反应也就是这个合成肉桂酸,做了一天,产率50%。但在生命体内,每一刻都在发生着复杂、快速而精准的化学反应,让地球变得多彩。蜘蛛那么微小,却能长得那么炫丽。皮皮虾的生命那么简单,却那么好吃哦不好看。
如果说黄色是时间的颜色,那彩色就是生命的颜色。火星看上去就是个土黄色的球,地球之所以多彩是因为这里有生命。