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汗青科普:紫色染料,一次不测,开启一个时代

时间:2023-02-06 13:37:45 来源:乔治内信息站 作者:时尚 阅读:787次

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紫色染料,紫色一次不测,染料开启一个时代

一个关于药物、次不测开废料、时代高强度蹦跳健身操迷信家、汗青商人、科普贵族、紫色陆地生物和鸟粪的染料微妙故事,正如一个复杂的次不测开化合物一样流露着化学的玄机。

撰文 | 下雪

2021年诺贝尔化学奖揭橥给了纰谬称无机催化,时代让很多人高呼诺贝尔理综奖毕竟回回正牌化学。汗青

关于无机分解,科普我们讲一个幽默的紫色故事:人类第一个分解染料——紫色(苯胺紫mauveine),来自一个不测的发明。

煤焦油的产品

1856年,18岁英国青年威廉·珀金(William Henry Perkin)在他家中粗陋的实验室里试图从煤焦油中分解奎宁。阿谁时代奎宁是治疗疟疾的独一方法,价钱高得离谱,由于它要靠研磨热带地域的金鸡纳树的树皮而来(所以也叫金鸡纳霜)。

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珀金,左图是其14岁时。丨图片来源:sciencehistory.org

另一方面,煤焦油很廉价。拥有美好未来健身操煤气点亮了维多利亚的夜生活,煤焦油就是煤气的副产品(冷学问:煤焦油是一级致癌物,但一样也作为药物成分运用)。事先辰的一样深刻做法是将剩下的煤焦油倒入临近河道。伦敦皇家化学院的德国化学家冯·霍夫曼(August Wilhelm von Hofmann)对煤焦油研讨颇深,这也是他最有名的任务之一。冯·霍夫曼知道煤焦油中含有碳、氢和氮等元素,对氨基化合物的分解有很大年夜潜力。奎宁是一种碱性胺(含有氨基),冯·霍夫曼料到可以经由进程两个萘胺分子和一个水分子结合而成,并且冯·霍夫曼事先已从煤焦油中提取分解出了不少胺类物质。

作为冯·霍夫曼的助手,珀金盼看能让师长教员对自身刮目相看,他就想自身尝尝能不克不及人工分解奎宁。他掉落败了。

在检验检验分解奎宁的实验中,珀金用重铬酸钾氧化煤焦油中提取的苯胺,效果烧瓶里留下了一层黑色浓重物质,奎宁应当是无色的。珀金拿酒精清洗,效果看到烧瓶里出现美丽的紫色溶液。他意想到了这一定是发生了某种化学反响,但他的方针照样奎宁。后来的实验发明,这类紫色溶液很随便染在衣服布料上,东营东城有氧健身操视频并且不随便清洗,他记载下这类紫色能“能抵抗大年夜气、光线和番笕的感染”。

实践上,紫色溶液的关键成分是苯胺紫(Mauveine),也就是世界上第一款分解染料出身了。这是一次地道的不测发明,不只目的不合,并且后来他发明苯胺已被甲苯胺污染了,两种物质一路被氧化后才会发生紫色物质。

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1906年为庆贺铂金发明紫色染料方法并且修建的苯胺紫原始染料。丨图片来源:The Board of Trustees of the Science Museum

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1862年国际博览会上展出过的用珀金方法染色的披肩丨图片来源:

blog.sciencemuseum.org.uk

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用珀金方法染色的丝绸材质的裙子丨图片来源:blog.sciencemuseum.org.uk

珀金很快央求了专利,并且顿时让其父亲出资,与兄弟一路兴办工厂将染料贸易化。这类非凡的贸易脑筋也不是凭空发生的,珀金的住地点制造业集中的地域,他家旁边就有纺织印染车间。他看到了紫色衣服在19世纪50年代风行。爱美的密斯痴迷于这个美丽的颜色,拿破仑三世的入门有氧运动健身操视频老婆欧仁妮皇后由于穿戴紫色丝绸连衣裙而成为时兴潮流的引领者。铂金也把这个颜色的称号改成法语Mauve,原意是指紫色小花锦葵。1857年5月,珀金一名生意火伴写信庆贺他说,“你的颜色,在最有势力的女性群体中掀起了一股高潮。”时兴风潮的光降,也要靠苯胺紫的另一大年夜特点:低价。

更重要的是,珀金的任务为无机化学工业奠定了基本。这类与贫贱相生的颜色不只仅离开庶平易近家,人类更是以进入了丰厚多彩的世界。由于无机化学工业从此停顿起来,即使紫色不再流行,但纺织染色完成了长足的提高。也许有时化工产品被以为有一些负面的意思,人们更喜好自然的。但医药、火药、塑料、化肥,等等,这些化工产品才是真正让我们飞跃到现代社会的必需品。苯胺紫是第一种而今所称的偶氮染料,恰是最早的化工产品之一。

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珀金(右二)和他染料公司的同事们,左2是他的兄弟。(一看就像亲兄弟,珀金着真实家排行老七。)丨图片来源:
blog.sciencemuseum.org.uk/mauve-mania/

实践上,苯胺紫是一个及其复杂的异化物,1994年迷信家才清楚地剖析出了个中两个重要结构;2008年时又发清楚明了外面两个重要的发色团,算计化合物到达12个。

人们为了记念珀金的供献,美国化学工业学会在1906年苯胺紫发明50周年时末尾揭橥珀金奖章(Perkin Medal),至今照样化工范围的最高荣誉,表扬在“运用化学范围立异,使贸易停顿有突破”的迷信家。

紫色,生成高尚

这里还要提一下,为甚么紫色会与高尚、富余接洽在一路。

无论中外,紫色均是帝王、皇室的颜色。比如北京故宫就称紫禁城,还有“紫台”(帝王所居)、“紫诏”(帝王诏令)的说法;紫气东来则是说有圣人离开,是不祥的现象。而在西方,拜占庭帝国的统治者用紫色作为皇家颜色,皇后要在紫室中生子(中国神话中天帝住在紫宫),所今后来延伸出“born in purple”来走漏表示出身名门。英国王室至今仍将紫色作为非凡场所的礼节颜色。

究其缘由原由,是由于紫色的染料太过于稀少。这个光谱中泛泛的颜色,在地球上却很难寻觅自然染料。最早紫色的运用多是壁画,迷信家在新石器时代的洞穴中发清楚明了人类用含锰的矿物作画留下的紫色。公元前约1500-1200年,腓尼基人起首找到了自然的紫白色染料——称为泰尔紫或腓尼基紫(Tyrian purple,πορφύρα porphúra,指腓尼基的名城Tyre),是从海螺里的软体植物(骨螺)中提掏出来并加工而成的。近些年的考古证据表示,多是希腊克里特岛的米诺斯人最早发明。但无论是谁发明,都不克不及改动自然紫色染料难以猎取的毕竟。

古罗马自然哲学家、博物学家老普林尼在他的《自然史》中记载了修建工序,进程十分繁琐,会收回恶臭(关于恶臭还有左证,中国沿海地域也有骨螺,《韩非子》中记载齐桓公好服紫,“吾甚恶紫之臭”。)并且清楚不克不及大年夜范围临盆——有学者统计,从12000只骨螺中才干临盆1.4克染料,只够给衣服装点个边儿。这类颜色也是以成为了高尚身份的意味。

毕竟上,珀金最后给他发明的颜色就称为Tyrian purple,在公元四世纪时只要罗马皇帝才干穿这类颜色的衣服。在公元301年戴克里先(Diocletian)的《最低价钱法则》(Edict on Maximum Prices)中记载,一磅用海螺染成的丝绸售售价高达15万古罗马第纳尔银币,有学者剖析,假设依照当今购置力计算这个价钱相当于约300万美元。

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相传古希腊神话的大年夜力神赫拉科斯勒带着他的狗往找仙女求爱。他们走在沙岸上,狗咬破了一只海螺(图中是一个鹦鹉螺而非骨螺),嘴巴被染成了紫白色。仙女见状央求也染一件紫白色的长袍,便成了紫色燃料的来源。这幅图是艺术家彼得·保罗·鲁本斯(Peter Paul Rubens)的作品,画于1636年支配,现由普拉多博物馆收躲。丨图片来源:wiki

现代学者剖析得出,本地人采取的生物是来自于地中海地域的几种骨螺(旧称Murex,现回属于Muricidae科),如染料骨螺(Bolinus brandaris),环带骨螺(Hexaplex trunculus),它们属于陆地腹足类植物。紫色的秘密源于染料骨螺的黏性渗出物,经由氧化发生了6,6’-二溴靛蓝,这是表示紫色的成分。

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6,6’-二溴靛蓝丨图片来源:wiki

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不合海螺对应的燃料颜色 图片来源:wiki

鸟粪曾改动世界

跟着时辰推移,世界各地的聪明的人们找到了不合的紫色自然原料,比如地衣、胭脂虫、苔藓、黑莓等等,并且停顿出了一些分解染料技艺。到19世纪50年代,虽然不再那末稀有,紫色依然是一种时兴颜色,事先的世界纺织之都英国的紫色染料来源是Murexide(紫尿酸铵),以记念骨螺Murex——在跋扈狂的戕害事先,上文提到的那两种骨螺在西方几近灭尽了。英国人是从鸟粪中提掏出来的,并且鸟粪照样出口的。

19世纪初德国大年夜迷信家、探险家亚历山大年夜·冯·洪堡(Alexander von Humboldt)在秘鲁查询访问时发清楚明了海鸟粪(Guano)的肥料价值——富含氮磷钾。枯燥的自然状况让这里的鸟粪成了最好的。他把这一发明带回了欧洲,很快欧洲人知道了这个宝躲。秘鲁也发清楚明了商机,该国因鸟粪而光芒了一段时代。假设再扯远一点,鸟粪对19世纪中期的资本扩展有重要影响,西班牙还为此输掉落过战役。

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19世纪的秘鲁海岸丨图片来源:leganerd.com

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海鸟粪肥料海报丨图片来源:climateandcapitalism.com

至于为甚么人们想到从鸟粪中提掏出染料,这还不得不提到冯·霍夫曼的师长教员。冯·霍夫曼的师长教员尤斯蒂斯·冯·李比希(Justus von Liebig,化肥工业之父)和另一名德国化学家弗里德里希·维勒(Friedrich Wöhler,因人工分解尿素而有名)在1830年代对尿素的研讨中取得了紫尿酸铵(他们并不是最早发明这一化合物的),并且发明它可以给羊毛染色。而他们原资料是蛇粪,染料也是他们对化肥研讨的一个副产品。

还有个小插曲可以一提,英国伦敦的皇家化学院(由李比希最后提议建成)对出口的鸟粪特别很是感快活喜好,他们原本取得了农业方面的大年夜量资助,盼看研讨以提高农业产量。但研讨人员并未得出甚么有价值的信息,以致于堕入了经济危机,于1853年并入了皇家矿业学院,现为帝国理工学院的化学系。

当海鸟粪末尾源源赓续出口到欧洲,关于农业、纺织、时兴就发生了变卦。法国的临盆商从海鸟粪中置备了紫色染料,随后英国、德国也末尾大年夜量运用紫尿酸铵染色。不过这类染料在污染严重的伦敦效果并不好,与硫反响后很随便退色。珀金苯胺紫的效果好更廉价,矫捷打破了垄断。今后,在颜色方面的索求,让人们穿上了苯胺红(aniine red)、苯胺蓝(aniline blue)等,冯·霍夫曼也弄出了霍夫曼紫罗兰色(Hofmann’s Violet)……它们的出现让紫色不再流行,但无机化学工业已改动了世界。

参考资料

[1] https://en.wikipedia.org/wiki/William_Henry_Perkin

[2] https://de.wikipedia.org/wiki/August_Wilhelm_von_Hofmann

[3] https://blogs.bl.uk/science/2017/07/william-perkin-and-mauveine.html

[4] https://en.wikipedia.org/wiki/Purple

[5] https://daily.jstor.org/the-accidental-invention-of-the-color-mauve/

[6] https://en.wikipedia.org/wiki/Tyrian_purple

[7] https://www.jstor.org/stable/24877711

[8]

https://cuphistory.net/history-of-purple/




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(责任编辑:时尚)

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