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編輯推薦

適讀人群 ：本書可作為高等院校化學教育、應用化學等相關專業學生的專業拓展資料，也可作為科學教育專業、美術專業、自然科學等類學生的學習參考書，亦可供欲探究顔色的化學起源的師生或科研人員參考。
顔色科學是一門綜閤性科學，是研究顔色起源、顔色的光學作用、人類顔色的視覺規律、顔色測量的理論和技術的科學，涉及物理光學、化學、視覺心理學、視覺生理學、心理物理學等學科領域，它在化工、印染、顔料、塗料、建材、光源研製、照明工程、彩色印刷、彩色電視、電影、交通信號、照明、科學計量、軍事僞裝等方麵均有廣泛的用途，具有極高的實用價值。

我們生活在一個五彩繽紛的色彩世界裏。那麼多彩之水是如何産生的？節日五光十色的焰火是怎樣製造齣來的？極光是如何形成的？不同顔色的寶石是怎樣形成的？色素的呈色與物質結構又怎樣的關係？。。。。。。針對這樣一係列問題，彆著急，在書中作者會給你娓娓道來，通過盡量通俗的語言，以科學的態度教你瞭解顔色世界的神奇與奧秘，探知各種類型物質顔色産生的原因或機理，闡述物質的微觀結構是怎樣決定和影響它們的色彩。書中內容對於讀者增加廣博的知識，拓展眼界，關注自然，提高科學素養必將起到瞭積極的促進作用。

《顔色化學》是《大自然的色彩探秘》的姊妹篇，後者是關於顔色的科普讀物，前者是從化學科學的角度來闡釋顔色和色彩。本書可作為高等院校化學教育專業、應用化學專業等相關類本專科生的專業拓展資料，也可作為科學教育專業、美術專業、自然科學等類學生的學習參考書，亦可供欲探究顔色的化學起源的師生或科研人員參考。

內容簡介

《顔色化學》是一本高等科普讀物，適閤所有與顔色相關領域讀者對色彩理解的需求。顔色的形成有受多種因素的影響，如物質與光的相互作用，受光激發産生顔色，但內容還是物質本身的結構。書中介紹瞭顔色産生的原因，以科學的方式來闡述。內容編排與選取上，以化學鍵理論為主導，以物質結構為主綫，以日常所見為具體實例，力爭圖文並茂，通過深入淺齣的講述，將難以理解的不同類型的化學鍵、原子分子結構與無數引人入勝的具體色彩實例結閤起來，同時又將看似普通的顔色現象歸結齣深刻的微觀結構根源。
本書可作為高等院校化學教育專業、應用化學專業等相關類本專科生的課外閱讀材料，也可作為科學教育專業、美術專業、自然科學等類學生的學習參考書，亦可供欲探究顔色的化學起源的師生或科研人員參考。

作者簡介

塗華民，河北師大化學與材料科學學院，教授，主要從事無機化學本科和研究生專業基礎課的講授，並從事無機化學相關領域的基礎科研工作，重點側重於新型功能材料與新能源方麵的應用研究，對於分子生物無機化學及譜學分析技術方麵有一定的基礎。擔任《光譜實驗室》雜誌編委，《光譜實驗室》編委。目前在學校開設<顔色與化學>公開課程,深受學生喜愛.

內頁插圖

目錄

第1章顔色概述001
1.1顔色是什麼？002
1.2顔色産生的類型002
1.3顔色的命名003
1.4色卡圖及顔色淺析004
1.4.1紅色004
1.4.2橙色005
1.4.3黃色005
1.4.4綠色006
1.4.5藍色007
1.4.6紫色007
1.4.7棕色008
1.4.8無彩色008
1.4.9獨立色009
1.5物質顯色的三要素009
1.5.1物體011
1.5.2光源013
1.5.3眼睛014
1.6同色異譜顔色020
1.7混色係統021
1.7.1光的三原色：RGB模式022
1.7.2印刷三原色：CMYK模式 024
1.7.3顔色的再現026
參考文獻027
第2章分子振動産生的顔色028
2.1大量水與大塊冰的顔色028
2.2鹵素單質的顔色030
2.3單質硫燃燒的顔色033
2.3.1硫分子的幾何構型與解離034
2.3.2硫分子的氧化機理036
2.3.3硫燃燒的顔色037
2.4硫化氫燃燒的顔色038
2.5氫氣燃燒的顔色038
2.6有機化閤物燃燒的顔色039
2.7小分子的振動與綠柱石的顔色040
2.8綠鬆石的顔色041
參考文獻042
第3章簡單激發産生的顔色044
3.1原子光譜044
3.2氣體放電與霓虹燈顔色045
3.3元素的特徵焰色與煙花046
3.4全屬蒸氣放電048
3.4.1低壓鈉燈和高壓鈉燈048
3.4.2汞燈048
3.4.3稀土三基色熒光燈049
3.4.4稀土鹵化物燈050
3.4.5其他類型燈050
3.4.6電視機用熒光粉051
3.5原子激發與宇宙中的顔色現象051
3.5.1太陽光譜中的Fraunhofer譜綫 051
3.5.2太陽色球與日冕053
3.5.3太陽風與極光053
3.5.4流星雨的色彩055
3.6等離子體顯示原理與材料055
3.6.1單色等離子體顯示材料 056
3.6.2彩色等離子體顯示材料 056
參考文獻057
第4章與能帶及色心相關的顔色058
4.1金屬的顔色058
4.1.1費米能060
4.1.2金屬的態密度圖與金屬的顔色060
4.1.3閤金的顔色063
4.1.4具有類金屬外觀的物質的顔色070
4.2絕緣體與半導體的顔色071
4.2.1能帶模型071
4.2.2鑽石076
4.2.3彩色鑽石077
4.2.4離子晶體081
4.2.5色心與某些晶體的顔色082
4.2.6色心産生顔色的機理085
4.2.7色心在寶石改良中的應用086
參考文獻089
第5章無機物顔色成因091
5.1化閤物呈色的本質091
5.2無機物呈色原因簡介092
5.2.1離子093
5.2.2氣體分子094
5.2.3非金屬單質095
5.2.4金屬單質098
5.2.5無機化閤物099
5.3形成化閤物的外界條件對化閤物顔色的影響130
5.3.1溫度的影響130
5.3.2晶型的影響133
5.3.3聚集態對無機化閤物顔色的影響133
5.3.4納米材料的顯色134
5.3.5溶劑效應137
5.3.6溶液pH值的影響137
5.3.7配位異構對配閤物顔色的影響138
5.3.8混閤物的顔色140
參考文獻142
第6章顔色與有機分子結構144
6.1顔色-結構的定性關係148
6.1.1有色有機分子的分類148
6.1.2共軛體係中的π→π*躍遷與物質的顔色148
6.1.3微擾分子軌道理論151
6.1.4影響有機化閤物顔色的因素152
6.2n→π*躍遷與有機化閤物的顔色164
6.2.1影響n→π*躍遷的因素164
6.2.2羰基類化閤物165
6.2.3亞氨基類化閤物166
6.2.4偶氮類化閤物166
6.2.5亞硝基類化閤物167
6.3給電子-受電子發色體167
6.3.1部花青化閤物170
6.3.2硝基受電子體172
6.3.3給電子體取代的醌類化閤物175
6.3.4給電子體取代的偶氮型化閤物176
6.3.5靛族染料和有關的發色體180
6.3.6兩性離子發色體181
6.4非環多烯和環多烯體係發色體182
6.4.1非環多烯烴類發色體182
6.4.2多環苯型化閤物184
6.4.3多環苯型烴的醌類衍生物186
6.4.4非苯型環交替體係——輪烯187
6.4.5非交替的多烯發色體188
6.5菁型發色體190
6.5.1氨基取代的二芳甲烷和三芳甲烷染料192
6.5.2氧雜菁、羥基芳基甲烷和有關的發色體194
6.5.3作為菁型發色體的硝基負離子196
參考文獻197

精彩書摘

顔色無比神奇，人們可以用它來形容世間萬物，也可以用它來抒發人最深沉的感悟，它給人類帶來瞭無窮的樂趣。我們生活在一個色彩斑斕的世界，如晶瑩的水晶、清澈的流水、閃亮的金屬、絢麗的花朵、烏黑的煤、雪白的鹽等，大自然演奏齣和諧的色彩交響麯。人類語言中關於色彩的比喻不勝枚舉，無不處處體現著人類與色彩的韆絲萬縷的聯係。色彩促使人類接近大自然，色彩豐富人類的生活。然而，物質的顔色形成是一個很復雜的問題，一些物質的呈色常常有多種起因，影響因素很多，因此要想準確地預測某種化閤物的顔色往往還是很睏難的事情。

如何捕捉色彩遊戲中閃爍著的想象的靈光？如何瞭解人類色彩世界中掩藏著的神秘、比喻和我們曆史中的秘密？如何去領會各種色彩孤獨的影像和色彩之間不安的律動？如何去理解和界定色彩意義所譜寫的贊歌？

對於陽光照射的化閤物，如果一種化閤物能夠吸收全部波長的光，則它呈現黑色；如果化閤物完全不吸收而是全部反射，則它呈現白色。如果一種化閤物能夠將組成日光中的各種波長的光同等程度的吸收一部分，則它將呈現灰色。如果日光投射到透明的化閤物上，物質完全不吸收而全部透過(或者等同吸收極少的一部分)，則該化閤物呈現無色。如果化閤物選擇吸收可見光中某一波段的光，透過/或反射其餘各波段的光，則此化閤物將呈現所吸收光的補色。對於純晶體而言，隻有無色或有色，不存在白色；對於沉澱來說，不存在的顔色是無色。
化閤物的分子結構是影響物質發色的內因，因為分子結構決定瞭物質對光的吸收特性，分子結構的變化會直接影響物質對光的吸收、反射或透射，物質所呈現的顔色便隨之發生變化。化閤物的狀態及環境條件是影響物質顔色的外因，特定條件下，外因也可能直接決定物質的呈色。

製作焰火離不開火藥，黑火藥通常是由硝酸鉀、硫黃、木炭的混閤物組成的。此外，助燃劑、發光劑、發色劑、助響劑等是製作美麗焰火(煙花)的必備材料，助燃劑一般由鎂鋁閤金、硝酸鉀、硝酸鋇等製成；發光劑是由鋁、鎂、鈦等金屬粉末製成；發色劑為一些金屬鹽類化閤物，因為這些金屬鹽類在燃燒時會發齣自己特色的光，化學上稱為焰色反應。鈉鹽發黃光，鉀鹽發淺紫色光，鍶鹽燃燒發紅光，鋇鹽發藍綠光，銅鹽發綠光，助響劑由氯酸鉀、高氯酸鉀等製成。
燃燒的木柴裏的某些化學成分也會産生不同的顔色，火焰中含鈉會發齣明亮的黃光，含鈣會放齣深紅色的光，有磷則會有綠光。柴火的溫度比蠟燭火焰低，顔色看起來更偏橙色一些。但是因為其中有些碳粒，它們溫度很高，會呈現齣黃色，所以看到的是黃色火焰。
這些瑰麗多彩的焰火，就是利用堿金屬和鈣、鍶、鋇鹽在灼燒時産生不同焰色的原理製造的。焰火中的主要材料有：木炭、硫黃等(燃燒劑)；硝酸鉀(KNO3)，氯酸鉀KClO3等[助燃劑(即氧化劑)]；鎂粉、鋁鎂閤金或鋁粉等，這些金屬粉末能夠猛烈燃燒，放射齣白熾光芒(發光劑)；發色劑是整個焰火的主角。焰火的絢麗色彩，全倚仗發色劑。發色劑其實是一些普通的金屬鹽類。每種金屬鹽都會在高溫下，放射齣自己固有的色彩光芒。例如：硝酸鈉與碳酸氫鈉會發齣黃光；硝酸鍶發齣紅光；硝酸鋇發齣綠光；銅鹽把火焰染成翠綠色，碳酸銅、硫酸銅發齣藍光等。

二氧化鉛(PbO2)常溫下為棕褐色結晶或粉末，用於染料、火柴、焰火及閤成橡膠的製造，還用於高氯酸鹽、高壓避雷器的製造。鉛經過煉化，在不同反應條件下，特彆是不同溫度條件下，可以形成各種不同顔色的鉛的氧化物，例如Pb2O(灰色)，PbO(黃紅色)，Pb2O3(橘黃色)，PbO2(深棕色)，Pb3O4 (紅鉛，紅色)。鉛與氧的比例不同，還可能生成Pb4O5，Pb5O7，Pb5O8等，“煉化還成九光”是煉丹時由於火候不一、溫度不同、氧化程度不一樣而生成瞭各種不同顔色鉛的氧化物的一種描述。由於S2離子比O2的變形性大，而O2又比OH離子的變形性大，所以硫化物的顔色較氧化物深，而多數的氫氧化物為白色(金屬離子本身有色者除外)。

前言/序言

顔色比神奇，人們可以用它來形容世間萬物，也可以用它來抒發人最深沉的感悟，它給人類帶來瞭窮的樂趣。我們生活在一個色彩斑斕的世界，如晶瑩的水晶、清澈的流水、閃亮的金屬、絢麗的花朵、烏黑的煤、雪白的鹽等，大自然演奏齣和諧的色彩交響麯。人類語言中關於色彩的比喻不勝枚舉，不處處體現著人類與色彩的韆絲萬縷的聯係。色彩促使人類接近大自然，色彩豐富人類的生活。然而，物質的顔色問題是一個很復雜的問題，影響因素很多，一些物質的呈色常常有多種起因，因此要想準確地預測某種化閤物的顔色往往還是很睏難的事情。
如何捕捉色彩遊戲中閃爍著的靈光？如何瞭解人類色彩世界中掩藏著的神秘和人類曆史中的秘密？如何去領會各種色彩孤獨的影像和色彩之間不安的律動？如何去理解和界定色彩意義所譜寫的贊歌？
假如孩子提齣“樹葉為什麼是綠色的？”你該如何迴答？可能你會告訴孩子，這是樹葉固有的性質；也可能你會告訴孩子這是因為樹葉反射綠光而吸收其他所有顔色的光所緻；還有可能的解釋是把這種現象歸因於葉綠素等特殊的化學物質的存在等。如果孩子進一步問道“為什麼鞦天時，一些樹葉會變紅（如香山的紅葉），多數的樹葉會變黃？”你能進一步給齣說明嗎？
色彩是個巨大的屏幕，它給作傢、詩人、音樂傢、畫傢、宣傳傢、教師、醫生、工程師、藝術傢和工匠等以活動的空間，所有人都能在色彩的鏡子中看到自己，梳理自己的思想，迴味自己的感受。最喜愛顔色的人，纔是心地最純潔、思想最豐富的人。
顔色科學是一門綜閤性科學，是研究顔色起源、顔色的光學作用、人類顔色的視覺規律、顔色測量的理論和技術的科學，涉及物理光學 、化學、視覺心理、視覺生理、心理物理等學科領域，它在化工、印染、顔料、塗料、建材、光源研製、照明工程、彩色印刷、彩色電視、電影、交通信號、照明、科學計量、軍事僞裝等方麵均有廣泛的用途，具有極高的實用價值。顔色科學包括光色和物質顔色，是研究顔色的生成、性質及應用的科學。
本書希望對多彩之水是如何産生的？物質燃燒火焰的顔色與哪些因素有關？極光是如何形成的？紅寶石為什麼是紅色的？不同顔色寶石是怎樣形成的？機化閤物和有機化閤物的呈色有何異同等等一係列問題進行探討，講述各種類型物質顔色産生的原因或機理，闡述物質的微觀結構是怎樣決定和影響它們的色彩。內容編排與選取上以化學鍵理論為主導，以物質結構為主綫，力爭圖文並茂，通過深入淺齣的講述，把難以理解的不同類型的化學鍵、原子分子結構與數引人入勝的具體色彩實例結閤起來，同時又將看似普通的顔色現象歸結齣深刻的微觀結構根源。書中內容對於讀者增加廣博的知識，提高科學素養必將起到積極的促進作用。
在本書即將付梓之際，作者首先要感謝國內外不同領域裏的專傢學者，沒有他們的優秀研究論文、獨特的專著論述，本書的完成是難以想象的。其次要感謝化學工業齣版社對本書的順利齣版所付齣的大量心血，感謝化學工業齣版社齣版基金、河北師範大學齣版基金的資助。最後還要感謝傢人及親朋好友的理解與支持，感謝所有對作者提供過幫助的老同學、同仁、師長、學友等！
本書在選材、論述等方麵還存在不足之處，論述不準確、不深入、不全麵皆受本人學識、知識水平所限，衷心期待廣大讀者、各位專傢學者不吝賜教，批評指正。

塗華民
2017年3月於石傢莊市博士專傢樓

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