主要概念
颜色
溶液
分子
色谱分析
原色
介绍
你喜欢使用明亮而鲜艳的彩色美术用品，如马克笔或颜料吗？你有没有想过这些颜色是如何制成的？
各种各样的颜色来自于有色分子。这些分子被混合到材料中——无论是墨水还是颜料——来制作产品。一些有色分子是合成的（或人造的），例如某些食用色素中发现的“黄色 5 号”。另一些是从天然来源提取的，例如类胡萝卜素（发音为 kuh-RAH-tuh-noid）分子。这些分子使你的胡萝卜呈现橙色。它们可以从浓缩的天然产品中提取，例如藏红花。
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但是，要使颜色在你的自制艺术作品中呈现出你所看到的样子，还有更多需要了解的。你可能已经了解到，许多颜色，如橙色和绿色，是通过混合其他“原色”制成的。因此，即使我们的眼睛看到的是单一颜色，例如马克笔的颜色，也可能是一种颜色分子的结果，或者可能是多种颜色分子混合的结果。这项科学活动将帮助你发现水溶性马克笔中隐藏的颜色。
背景
我们之所以能看到物体，是因为它们将光反射到我们的眼睛里。有些分子只反射特定的颜色；正是这种反射的彩色光到达我们的眼睛，并告诉我们的大脑我们正在看到某种颜色。
通常，我们看到的颜色是不同颜色分子的混合物反射的光的组合。即使我们的大脑将结果感知为一种颜色，每种单独的颜色分子在混合物中仍然保持其自身的颜色。看到这一点的其中一种方法是找到一种将混合物中单个类型的颜色分子分离出来的方法——以揭示它们独特的颜色。
纸色谱分析是化学家用来分离溶液成分（或部分）的方法。溶液的成分从特殊纸条上的一个位置开始。溶剂（如水、油或异丙醇）可以被纸条吸收。当它这样做时，它会将混合物的一部分带走。不同的分子以不同的速率在纸上移动。结果，溶液的成分分离，并且在这种情况下，在色谱纸上可见为彩色条纹。当您对其进行测试时，您的马克笔墨水会显示不同的颜色吗？
材料
两个白色咖啡滤纸
剪刀
尺子
绘图马克笔（非永久性）：棕色、黄色以及您想测试的任何其他颜色
至少两支铅笔（每种您要测试的颜色一支）
至少两个高水杯（每种您要测试的颜色一个），四英寸或更高
水
两个回形夹或晾衣夹
晾干架或至少两个额外的高水杯（每种您要测试的颜色一个）
铅笔或笔和纸，用于记笔记
准备工作
小心地将咖啡滤纸剪成条状，每条大约一英寸宽，至少四英寸长。剪至少两条，一条用于测试棕色，一条用于测试黄色。为您想测试的每种额外颜色剪一条额外的纸条。当您用纸条测试时，您期望每种不同的颜色如何表现？
在每条纸条的宽度上画一条铅笔线，离底部大约一厘米。
拿起棕色马克笔和一条纸条，在铅笔线中间部分画一条短线（约一厘米）。您的马克笔线不应碰到纸条的侧面。
用铅笔在纸条顶端写下您刚使用的马克笔的颜色。注意：不要使用彩色马克笔或笔在纸条上书写，因为在测试过程中颜色或墨水会扩散。
用黄色马克笔重复前三个步骤，然后用您想测试的所有其他颜色重复。
将纸条放在一个高玻璃杯旁边（在玻璃杯的外面），使纸条的顶部与玻璃杯的边缘对齐，然后慢慢向玻璃杯中加水，直到水位刚好到达纸条的底部。对其余玻璃杯重复此操作，使纸条仍然在外面并远离水。您认为水会起什么作用？
步骤
用回形夹或晾衣夹将纸条的顶部（离马克笔线最远的一侧）固定在铅笔上。暂停片刻。您是否期望这种颜色是多种颜色混合的结果，还是一种颜色分子的结果？ 如果您愿意，您现在可以记下您的预测。
将纸条悬挂在其中一个部分装有水的玻璃杯中，让铅笔放在玻璃杯边缘。纸条的底部应该刚好接触水位。如果需要，向玻璃杯中加水，直到水刚好接触到纸张。注意：水位必须保持在纸条上的马克笔线下方。
当您用第二条纸条和第二个玻璃杯重复前两个步骤时，将第一条纸条留在其玻璃杯中。对于您正在测试的任何其他颜色重复此操作。
观察水如何沿着纸条上升。纸条上的彩色线条会发生什么？颜色也会上升吗？您看到任何颜色分离吗？
当水位到达距离顶部约一厘米处时（这可能需要长达 10 分钟），将附有纸条的铅笔从玻璃杯中取出。如果您让纸条运行时间过长，水可能会到达纸条的顶部并扭曲您的结果。
写下您的观察结果。颜色会扩散吗？它们是否分离成不同的颜色？您可以检测到哪些颜色？哪些颜色在顶部（意味着它们运行得很快），哪些颜色在底部（意味着它们运行得更慢）？
将您的纸条悬挂在空的玻璃杯中或晾干架上晾干。请注意，某些颜色在您从水中取出纸条后可能会继续扩散。您可能需要更长的纸条才能看到这些颜色的完整光谱。您在上一步中记下的笔记将帮助您记住您可以看到的内容，以防颜色从纸条上扩散开。看看你的纸条。每种马克笔颜色有多少种颜色成分？ 您可以识别出哪些颜色是颜色成分混合的结果，哪些是单色分子色调的结果吗？单独的颜色成分颜色鲜艳还是暗淡？您总共可以检测到多少种不同的颜色？
额外提示：大多数水彩马克笔墨水都用合成颜色分子着色。艺术家通常喜欢使用天然染料。用彩色植物（如蓝莓、红甜菜或姜黄）制作自己的染料非常容易。要制作自己的染料，请让成人帮助您将植物材料切碎，然后放入平底锅中。并加入足够的水以覆盖植物材料。让混合物在炉子上盖上盖子煨煮大约 10 到 15 分钟。如果此时您的液体颜色太浅，您可能需要取下平底锅的盖子并继续煮沸，直到部分液体蒸发并获得更浓的颜色。让其冷却，并在需要时过滤。现在您有了天然染料。（小心处理，因为它会沾污表面和材料。）要研究这种染料的颜色成分，请重复之前的步骤，但将马克笔线替换为一滴天然染料。滴管将有助于产生漂亮的液滴。让染料滴干，然后再运行纸条。您的天然染料的颜色是多种颜色分子混合的结果还是一种特定颜色分子的结果？与您的天然染料颜色相同的马克笔的扩散方式与您的天然染料相似吗？
额外提示：在此活动中，您使用了水溶性马克笔，并结合水作为溶剂。您可以使用异丙醇外用酒精作为溶剂来测试永久性马克笔。您认为相似颜色的永久性马克笔是否使用相似的颜色分子组合着色？
额外提示：您可以用类似的方法研究其他美术用品，包括颜料、粉彩或墨水。请务必始终选择一种溶剂，该溶剂可以溶解正在测试的材料以运行色谱分析测试。异丙醇外用酒精、植物油和盐水是一些用于对不同物质进行纸色谱分析测试的溶剂示例。
[中断]
观察和结果
您是否发现棕色是由几种类型的颜色分子组成的，而黄色只显示单一的黄色色带？
马克笔公司将一小组颜色分子组合在一起以制造各种颜色，就像您可以混合颜料来制造不同的颜色一样。但是，大自然提供了范围更广的颜色分子，并且以有趣的方式混合它们。例如，姜黄中的天然黄色是几种姜黄素分子的结果。棕土色颜料（从深棕色粘土中获得）是由两种颜色分子组合而成的：氧化铁（具有生锈的红棕色）和氧化锰（添加了较深的黑棕色）。
在此活动中，您使用咖啡滤纸作为色谱纸来研究颜色成分。您的颜色带可能很宽且具有艺术性，而科学色谱纸会产生窄带和更精确的结果。
清理
扔掉纸条并清洗玻璃杯。
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此活动由科学伙伴合作提供