變黃不是你的錯_風聞
毕导THU-毕导官方账号-2020-12-22 08:20
生活中,我們有時會戴上有色眼鏡看這個世界。很多觀眾日常戴着黃色的眼鏡,所以看一切都是黃色的。但最近我發現,當我摘下眼鏡後,世界竟然也在慢慢變成黃色!
隨着四季推移,樹葉會變黃。時光流逝,老照片會變黃!菊花殘,滿地傷,你的笑容已泛黃。也歡迎大家在彈幕裏打下現在離你最近的黃色的東西。
仔細思考後你會發現,變黃的遠不止這些。你的白襯衣、日記本、牀單、白牆、空調、冰箱、最後都會變成黃色。你花大價錢找Tony老師染的頭髮,褪色後一律是黃色。人衰老時我們説面色蠟黃、人老珠黃。就連你每天的吃喝到廁所裏最後變成SNP,這個S和N竟然也都是黃色!
這一切難道只是驚人的巧合嗎!難道黃色是萬事萬物的註定歸宿嗎?我的觀眾中那些搞黃色的老蛇皮們早已洞悉了世界的本質嗎?今天我就來和大家探討一下為什麼世間萬物最後都會變成黃色。
為了解答這個問題,我們先分析下一些常見物品變黃的原因。
樹葉為什麼會變黃?因為樹葉中含有綠色的葉綠素和黃色的胡蘿蔔素、葉黃素。夏天光合作用強,葉綠素多,葉子顯綠色。秋天日照變短,葉綠素變少,就顯出了黃色。
為啥你花多少錢染的神仙髮色最後都會變一頭黃毛?因為頭髮裏本來有黑色和偏紅黃色的色素。Tony老師染髮第一步是把黑色漂淺,頭髮的本色就從黑色變黃色了。染完了新發色美美噠,但隨着水洗日曬,染髮劑色素慢慢沒了,又露出了目前頭髮的本色,也就是黃色。
無論色澤多麼誘人的食物飲料,在你身體裏走一圈都變成了黃色的液體或固體。這是因為血紅蛋白經過膽素原循環變成了黃褐色的糞膽素和尿膽素,就染色了……所以黃色是健康的顏色。除非你昨天吃了紅心火龍果……吃完上完廁所回頭看一眼有驚喜。
牀單用久了變黃可能是你背上的汗和滋泥蹭上去了,也可能是布料中的熒光劑在洗滌和晾曬中沒了,看上去就泛黃了。要是還有別的什麼原因,你可以自我反思下,我就不知道了。
表面上看變黃的路徑各種各樣,卻不約而同走向黃色的終點。我不禁陷入沉思,是什麼在決定物質的顏色呢?
為什麼這個老番茄是紅色的?為什麼真愛就一定是藍色?為什麼奇蹟就一定是橙色?有的觀眾已經在搶答了,因為番茄只反射紅光,你看到的就是紅色。對吧,小學老師都是這麼教的。可難道番茄分子去吃五顏六色的光子自助餐,偏偏不吃波長在650nm的紅色光子?
事實上我跟老番茄吃過飯,據我觀察,他很挑食,不是不吃紅色,而是隻吃綠色。這個番茄其實是吸收藍綠光,反射其它光,你的大腦把除藍綠光外的混合光處理成了紅色。
那從微觀上講,物質是如何選擇吸收什麼顏色的光呢?這就涉及到我們小學二年級就學過的電子躍遷了。一個物質的分子放在那,平時挺安靜的。但光照時,電子吸收光子的能量後會變得excited,由基態躍遷到激發態。電子都很挑剔,只有特定大小的能量能激發它們,而光的能量只取決於光的波長,光的波長又體現為光的顏色,所以特定的分子只吸收特定顏色的光。
比如番茄皮裏有大量番茄紅素,它會吸收波長在443、471、502nm的藍綠光,反射其它的光。再比如藍莓裏有錦葵色素,它會吸收590nm的黃光,從而顯黃色的補色,也就是藍色。
因此,你眼中萬物五彩繽紛的顏色,主要取決於物質的化學結構吸收了某些顏色的光後,你的大腦對剩下的光的主觀感知。為了方便理解,大家可以參考Jablonski圖。
化學這門學科的底層邏輯是,結構決定性質。那麼多東西都變成黃色,一定是因為時間的流逝讓它們的化學結構發生了相似的變化。難道這就是世界變黃的本質規律?讓我們來審視一下這些變黃的化學反應。
紙張中的長鏈纖維素上的羥基會被空氣氧化,變成酮,不知不覺就黃了。
白牆上的聚氨酯白麪漆會在紫外線照射下氧化,變成醌,不知不覺就黃了。
空調外殼中的聚碳酸酯會發生光致重排、環氧化,生成雙鍵、酮、酚,不知不覺就黃了。
布料裏的抗氧化劑 2,6-二叔丁基對甲酚會被空氣中的氮氧化物氧化,變成3355四叔丁基4-4芪醌等一堆物質,不知不覺就黃了。
SNP中的S和N的黃色來源於糞膽素和尿膽素,它倆也是膽素原氧化生成的。
有的觀眾已經發現了規律,變黃好像都是氧化誒。沒錯!氧化無處不在,防不勝防。那為什麼氧化後就往往是變成黃色呢?
這是因為,白色的物質,往往是電子躍遷需要的能量很大,要吸收紫外光才會excited,並不吸收可見光,所以看着就是白色。但氧化過程加氧去氫,可能向分子中引入碳碳雙鍵和羰基,如果單雙鍵交替排布就會形成共軛體系。
我們在小學二年級就學過前線軌道理論,有機物的電子躍遷是以前線電子從HOMO躍遷到LUMO為主的。分子結構中單雙鍵交替越多,共軛體系越大,電子發生π-π*躍遷所需要的能量就越小。原來要能量比較高的紫外光才能激發電子躍遷,氧化之後,比紫外光能量更小的可見光也能激發電子躍遷了,吸收光譜曲線就會向長波方向移動,這就叫紅移。
綜上所述,原本白色的物質氧化之後,生成了雙鍵、共軛結構,吸收光譜紅移了一丟丟,開始吸收紫光了,那它看起來就是紫色的補色,也就是黃色啦。這就是世界都在變黃色的化學本質。所以人只要碰到氧氣就難免會變黃,大家不必太過自責啦。
深色物質往往具有更復雜的分子結構,更大的共軛體系,比如紫色石蕊、甲基橙、花青素,沒幾個苯環都不好意思説自己有顏色。歡迎大家在彈幕裏寫出它們的不飽和度。此外,一些含有O、S、N、P的基團也會促進吸收光譜紅移,具體移多少,有一些經驗公式幫助大家計算科學gys。
你以為我做了半天視頻就是讓你以後可以堂堂正正gys麼?我是這麼膚淺的人麼?
剛剛我們講過,有顏色的物質往往結構更復雜。你看這個番茄紅素它又長又寬,就像這個糞膽素它又大又圓。再像葉綠素,有四個吡咯構成的卟啉環,還有一個鎂嵌在中間,呋喃看了都直呼複雜。黑色素整個是超級共軛大分子,不飽和度你數都數不清。
這些分子讓你人工合成,我估計沒幾個人能合出來,但是每一片葉子都會合成葉綠素。仔細觀察這個世界,春天有七彩斑斕的花花,秋天有五顏六色的果果,B站有花裏胡哨的彈幕。如果説黃色是世界的終點,如果説合成有顏色的分子那麼複雜,為什麼這個世界從來就不缺少色彩?
這就是自然的amazing。我大二有機實驗課上做過最複雜的反應也就是這個合成肉桂酸,做了一天,產率50%。但在生命體內,每一刻都在發生着複雜、快速而精準的化學反應,讓地球變得多彩。蜘蛛那麼微小,卻能長得那麼炫麗。皮皮蝦的生命那麼簡單,卻那麼好吃哦不好看。
如果説黃色是時間的顏色,那彩色就是生命的顏色。火星看上去就是個土黃色的球,地球之所以多彩是因為這裏有生命。