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        紫色染料是如何改變世界的?

        2022-01-20 01:51:18葉傾城一博
        奧秘(創(chuàng)新大賽) 2021年12期
        關(guān)鍵詞:泰爾胭脂紫色

        ●葉傾城 文 一博 編

        如果科學(xué)家能制造一部時(shí)間機(jī)器,可以回到16世紀(jì)的英國(guó),那么你盡可能不要穿紫色衣服,在伊麗莎白女王一世統(tǒng)治時(shí)期,穿紫色衣服會(huì)給你帶來(lái)許多麻煩。為什么會(huì)這樣呢?

        幾百年前,紫色曾被認(rèn)為是英國(guó)王室的顏色,僅有王室和高級(jí)宗教人士才能穿紫色衣服。1856年,一位18歲的化學(xué)學(xué)生偶然發(fā)現(xiàn)淡紫色染料,并徹底改變了世界。那么,紫色有什么特別之處?紫色的發(fā)現(xiàn)又是如何改變世界的呢?

        腓尼基沿海城市泰爾的居民使用粉碎后的海螺,生產(chǎn)出一種叫做“泰爾”的紫色染料。

        敘利亞古國(guó)的“紫色土地”:腓尼基

        大約公元前1600年,生產(chǎn)紫色染料是一件“又臭又硬”的工作,地中海東部地區(qū)有一個(gè)古老文明,希臘人稱其為“腓尼基(紫色土地)”,這是一片孕育偉大發(fā)明的土地。腓尼基文明發(fā)現(xiàn)了水晶,為玻璃的普及奠定了基礎(chǔ),還發(fā)明了腓尼基字母系統(tǒng),逐漸派生出希伯來(lái)字母、阿拉伯字母、希臘字母、拉丁字母等,同時(shí),腓尼基人還制作了紫色染料。

        腓尼基沿海城市泰爾的居民使用粉碎后的海洋軟體動(dòng)物生產(chǎn)出一種叫做“泰爾”的紫色染料,這種軟體動(dòng)物內(nèi)分泌腺會(huì)分泌紫色黏液,制作過(guò)程較漫長(zhǎng)乏味。首先,染料制造商不得不收集數(shù)以萬(wàn)計(jì)的軟體動(dòng)物,從中僅能提取1克紫色染料,必須將收集到的軟體動(dòng)物外殼壓碎,去掉軟體動(dòng)物的腺體,將它們放入一個(gè)裝滿鹽水的鉛罐中,然后小火慢燉10天。

        經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間加工,鍋里剩下一種氣味難聞的黏稠物,必須經(jīng)過(guò)干燥和碾碎才能制成染料,任何使用這種紫色染料的織物都價(jià)格不菲,有時(shí)甚至王室成員都買(mǎi)不起。據(jù)稱,羅馬皇帝奧雷連甚至不讓皇后買(mǎi)一條泰爾紫色披肩,因?yàn)檫@件紫色披肩相當(dāng)于相同重量黃金的價(jià)格。

        胭脂蟲(chóng)的化學(xué)反應(yīng)

        令人夢(mèng)寐以求的顏色和生物的關(guān)系并非僅限于此。在中美洲,印加人通過(guò)干燥和碾碎一種叫做胭脂蟲(chóng)的昆蟲(chóng)來(lái)獲得紫色染料。經(jīng)常棲息在仙人掌上的雌性胭脂蟲(chóng)會(huì)產(chǎn)生胭脂酸,這是一種鮮紅色物質(zhì),可用于將織物染成不同深淺的紅色、粉紅色和紫色,胭脂蟲(chóng)染料對(duì)pH值變化很敏感,所以當(dāng)加入像檸檬汁這樣的酸性物質(zhì)時(shí),染料會(huì)變成橙色,當(dāng)加入鐵元素時(shí),紅色染料會(huì)變成紫色。

        16世紀(jì)西班牙登陸美洲大陸時(shí)發(fā)現(xiàn)了這種紫色染料制造工藝,并開(kāi)始與當(dāng)?shù)鼐用窠灰纂僦x(chóng)染料,之后他們也開(kāi)始養(yǎng)殖胭脂蟲(chóng),在歐洲各地銷(xiāo)售紫色染料,產(chǎn)生一定的轟動(dòng)效應(yīng)。盡管該過(guò)程比提取泰爾紫色染料的過(guò)程容易,但它仍是勞動(dòng)和資源密集型操作工藝,因此,直到19世紀(jì)中期,紫色染料仍保持著昂貴的價(jià)格,并成為一種高貴身份的象征。

        以仙人掌為食的胭脂蟲(chóng)

        威廉·珀金和淡紫色

        在19世紀(jì)英國(guó)在全球范圍內(nèi)擴(kuò)張的時(shí)期,許多英國(guó)人在熱帶地區(qū)因接觸蚊蟲(chóng)而感染瘧疾,當(dāng)時(shí)治療瘧疾唯一有效的方法是從南美洲的金雞納屬樹(shù)上提取金雞納堿,由英國(guó)科學(xué)家負(fù)責(zé)合成人造金雞納堿物質(zhì)。

        1856年,一位名叫奧古斯特·霍夫曼的化學(xué)家提出一個(gè)大膽構(gòu)想,能否從煤焦油中提取金雞納堿,煤焦油是工業(yè)革命時(shí)期一種常見(jiàn)廢料,當(dāng)時(shí)18歲的珀金加入了霍夫曼的研究團(tuán)隊(duì),他知道金雞納堿的分子式是C20H24N2O2,他試圖在實(shí)驗(yàn)室里使用簡(jiǎn)單的“化學(xué)加減法”合成金雞納堿。

        珀金提出的一個(gè)反應(yīng)方案是使用重鉻酸鉀氧化苯胺及其硫酸鹽衍生物,這個(gè)反應(yīng)預(yù)期結(jié)果是生成金雞納堿和水,然而最終得到的卻是一種黑色黏稠物,他在洗滌該黏稠物的時(shí)候,使用了酒精、發(fā)現(xiàn)黏稠物變紫了,濺到自己衣物上會(huì)將衣服染成紫色,隨后他嘗試用肥皂清洗衣服,晾曬在陽(yáng)光下,但紫色并未褪去。

        珀金立即意識(shí)到這次意外可能帶來(lái)的幸福,在霍夫曼的指導(dǎo)下,他在幾天之內(nèi)完善了相關(guān)準(zhǔn)備工作,并為自己的染料技術(shù)申請(qǐng)了專利,成為第一個(gè)將合成染料商業(yè)化的發(fā)明家。幾個(gè)世紀(jì)以來(lái),普通居民首次能購(gòu)買(mǎi)得起紫色紡織品。珀金研制的紫色染料被命名為“苯胺紫”。

        受到成功研制苯胺紫染料的啟發(fā),許多化學(xué)家開(kāi)始從有機(jī)分子中開(kāi)發(fā)合成染料,染料的發(fā)現(xiàn)不僅改變了時(shí)尚產(chǎn)業(yè),而且促進(jìn)了有機(jī)化學(xué)工業(yè)的迅速發(fā)展。這種染料最終為新藥和醫(yī)學(xué)著色劑奠定了基礎(chǔ),人工染料使染色體和致病微生物等生物樣本在顯微鏡下清晰可見(jiàn),珀金的發(fā)明在化療研究中也發(fā)揮了關(guān)鍵作用。

        想象一下,如果我們周?chē)鷽](méi)有這些豐富多彩的顏色,生活將變得多么枯燥乏味,如果不是珀金偶然發(fā)現(xiàn)紫色染料,我們所有的衣服可能仍是灰白色或者棕色。

        用合成染料苯胺紫制作的紫色絲絨

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