现代社会中五彩缤纷的各种织物随处可见，你有没有好奇过现代生活生产中颜色的由来？
人类对颜色的运用是历史长河上一条满载着故事的小舟，在它千年的航程中，化学的新帆好像刚刚竖起，却带着它一路乘奔御风，从自然提取驶向人工合成，从稀有稀缺、单一单调，驶向普遍广泛、多彩绚丽。在这一路上，世界各地的化学家持续探索，为了解物质结构与性质、染色材料的显色机理、工业合成等各方面研究贡献力量，与全人类一同创造了今天这样一个多彩的世界。
1 白
白色纯洁明亮，给人洁净之感。以前，刚建好的住宅，人们常用熟石灰刷墙，使房间整洁明亮。熟石灰(Ca(OH)2)和空气中的二氧化碳发生反应，生成碳酸钙和水。碳酸钙(CaCO3)不溶于水，颜色洁白质地坚硬，不仅能保持墙面的净白，而且使墙壁更加紧实，不易开裂。
熟石灰是怎么来的呢？人们采集石灰石(主要成分碳酸钙)，是通过高温火烧，使之发生分解反应，变成白色的生石灰(氧化钙)。于谦的《石灰吟》中提到了这个过程：
千锤万凿出深山，烈火焚烧若等闲。
粉骨碎身浑不怕，只留清白在人间。
生石灰再加水转变成熟石灰，实际上发生了氧化钙(CaO)与水结合生成氢氧化钙(Ca(OH)2)的反应。该反应大量放热，水汽弥漫，好似在北国冬天烧柴架锅煮肉汤，生石灰就这样被“煮成了”熟石灰(图4)。
反应方程式：CaO + H2O → Ca(OH)2
如今家居装修时，通常刷乳胶漆。乳胶漆由聚合物乳液、水、颜料等组成，颜料的种类十分宽泛，使现代建筑的墙壁颜色不再单调。
2.紫
现代人的服装如同调色板一般多彩。但在两千年前的汉代，虽然染织业快速发展，精美多彩的布料大量产出，但由于染料提取量有限，工艺相对繁复，再有制度限制，使平常百姓很难享有。隋朝过后，庶民的通用服色一直是单调的黄色或白色(图5) 。古罗马时代的腓尼基人以商立国，“腓尼基”在古代希腊语中意思为“绛紫色”，源于此地出产的紫红色染料。这种染料的价格一度远超等重量的黄金，成为土豪甚至王室的象征。这小小染料为何如此高贵？来看看它的生产过程便知。
此物全称泰尔紫(Tyrian Purple)，虽说名扬四方，然而原料却十分不起眼。常见的两种是红口岩螺和染料骨螺(图6)，皆为海洋肉食性贝类，在捕猎或遇到危险时，它们颈部附近的鳃下腺将分泌黏液以麻痹对手，发白的黏液将在空气中发臭并变紫。贝壳被悬挂在浮子上的诱饵陷阱捕获，较小的贝类被整个打碎，而较大的海螺会被剥掉外壳。接着工匠会把取出的腺体放在阳光下暴晒，黏稠分泌物会发生变化，产生如今被称作紫脲酸铵(图7)的物质，呈现蓝紫色。最终留下紫色的液体将作为染料——加工现场可谓臭气熏天。当然，人也可以通过刺激贝类挤出黏液，不过这种非杀死贝类的方式会弄脏双手，并且也一样逃不过可怕气味的“熏陶”。由于整个提取过程散发难以忍受的恶臭，因此加工场所只能选在城外郊野。生产效率也不尽人意：25 万只骨螺才能提炼出半盎司染料，刚好够染一条罗马长袍，正因如此，其价格居高不下。在罗马皇帝戴克里先统治时期，一磅紫色染料的成本大约为150,000 旦尼亚或三磅黄金(≈1.36 千克) 。
埃及艳后克娄巴特拉无比迷恋这种优雅的紫色，她让手下把船帆、沙发等各种东西统统染成泰尔紫(图8)。公元前48 年，凯撒大帝来到埃及，他也迷上了泰尔紫，并定其为罗马皇室专用色。两位名人顾客可谓联手把泰尔紫捧成了高贵的象征，以至后人都用“born in purple”来形容出身名门。
转眼到了1856 年，在工业革命初期的英国，18 岁的化学家威廉∙珀金(William H. Perkin，图9)人工合成了苯胺紫染料(Mauveine，图10)，取代了让腓尼基人“一边赚钱一边流泪”的海螺染料，让曾经买不起的“皇家紫”从此成为平民色调(图11)。
3 蓝
3.1 群青与普鲁士蓝
画家笔下那一抹独特的蓝色鲜艳明丽，引得多少目光为之停驻。这种魅力、高贵的颜色叫做“群青”NaxAl6Si6O24Sy (x = 8–10, y = 2–4)，它的英文名字“Ultramarine”寓意“beyond the sea (远洋)”，它的原料是产自千里之外的阿富汗的青金石。
天然群青的制作过程中，昂贵的青金石被反复清洗，研磨成细粉后与专用的颜料油混匀，原料配比极大地关系到颜料品质，而在当时只能凭制作者的经验把控。由于青金石几乎只在阿富汗地区开采和加工，其价值是同等重量黄金的五倍，天然群青的价格可想而知。由于价格实在昂贵，这种颜料通常只有在宗教人物和达官贵人身上才有机会使用(图12)，而平民画家则只能望洋兴叹。这种状况在1704 年得到了改变。这一次帮画家“省钱”的是一位18 世纪的德国人——迪斯巴赫(Johann Jacob Diesbach)。他本身是个制造和使用涂料的工人，经常做一些实验，尝试寻找更低成本的颜料制法。在一次实验中，迪斯巴赫想制造一种叫“Florentine lake”的红色颜料(胭脂红)，需要沸煮的胭脂虫、明矾、硫酸铁和碳酸钾。因为缺少最后一种碱，他从炼金术士约翰∙康拉德∙迪佩尔(Johann ConradDippel)处借了一些，却并不知道那些原料已经被所谓的“动物油”污染了，这种“动物油”是迪佩尔从动物尸体的血液、骨头和内脏等材料中提炼而成的，以“万灵药”出售，其中就含有铁氰酸盐。
铁氰酸盐与配料中原有的三价铁离子反应，产生了一种深蓝色的物质，可以想象当迪斯巴赫见到这种深蓝色而非红色的产物时，他有多么惊讶。这种物质就是普鲁士蓝，简称普蓝(图13)。
普鲁士蓝通常有两种形态：“不溶”普鲁士蓝Fe4[Fe(CN)6]3∙xH2O (x = 14–16)；“可溶”普鲁士蓝MFe[Fe(CN)6]∙yH2O (y = 1–5)，其中M 是一价阳离子，例如K+或NH4+。两种普鲁士蓝拥有相似的立方体结构(图14)，其中 FeII 和FeIII 排列成立方晶格，FeII 的电子经由棱上的氰离子转移到FeIII，这一过程吸收橙红光，因而普鲁士蓝在自然光下显示蓝色。
普鲁士蓝又名柏林蓝，午夜蓝，是最早的合成颜料之一。普鲁士蓝的出现使得蓝色变得廉价易得，哪怕穷困潦倒的艺术家都能用来描画天空和海洋，将忧郁与孤单在画布中尽情展现。毕加索著名的蓝色时期诸多画作，都有普鲁士蓝的功劳。可以说，普鲁士蓝的出现，大大推动了西方艺术史的发展。同时，在建筑与时尚领域，普鲁士蓝也同样受到青睐(图15)。
3.2 靛蓝
《荀子∙劝学》中写道“青，取之于蓝，而青于蓝”，这里的“青”即靛青，也就是靛蓝，是一种传统的染料。
而“蓝”指的不是颜色，而是可以提取“青”这种染料的一类植物——蓝草(图16)，包括木蓝、菘蓝、蓼蓝等。这类植物在我国及印度地区曾广为培植，又称为板蓝根、大青叶，加工后的沉淀物称青黛，根叶皆可药用。在大理民族扎染技艺中，以板蓝根、蓝靛为主要传统染料，色泽自然，褪变较慢，经久耐用(图17)。
用蓝草染色时，先切碎泡在瓮中加水浸泡发酵，发酵液中含有以吲哚酚为主要成分的隐色体，当织物在其中浸透后取出晾干，隐色体被空气氧化，形成不溶性的靛蓝(Indigo，图18)而染在织物上。靛蓝的使用很广泛，19 世纪，制造牛仔裤时就常用这种染料(图19)。靛蓝染料巨大的商业价值促使许多化学家寻找它的化学合成方法。
1878 年，阿道夫∙冯∙拜尔( J. F. W. Adolf von Baeyer，图20)通过人工合成的方法制成了靛蓝，这一成果在科学界引起了轰动，它是天然染料合成史上的一个里程碑。紧接着，他进一步测定了靛蓝的性质和结构。由于在人工合成靛蓝方面的开创性工作，拜尔获得了1905 年诺贝尔化学奖。
感谢 公众号 授权转载
