主要概念
顏色
溶液
分子
色譜分析
原色
介紹
你喜歡使用明亮而鮮豔的彩色美術用品，如馬克筆或顏料嗎？你有沒有想過這些顏色是如何製成的？
各種各樣的顏色來自於有色分子。這些分子被混合到材料中——無論是墨水還是顏料——來製作產品。一些有色分子是合成的（或人造的），例如某些食用色素中發現的“黃色 5 號”。另一些是從天然來源提取的，例如類胡蘿蔔素（發音為 kuh-RAH-tuh-noid）分子。這些分子使你的胡蘿蔔呈現橙色。它們可以從濃縮的天然產品中提取，例如藏紅花。
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但是，要使顏色在你的自制藝術作品中呈現出你所看到的樣子，還有更多需要了解的。你可能已經瞭解到，許多顏色，如橙色和綠色，是透過混合其他“原色”製成的。因此，即使我們的眼睛看到的是單一顏色，例如馬克筆的顏色，也可能是一種顏色分子的結果，或者可能是多種顏色分子混合的結果。這項科學活動將幫助你發現水溶性馬克筆中隱藏的顏色。
背景
我們之所以能看到物體，是因為它們將光反射到我們的眼睛裡。有些分子只反射特定的顏色；正是這種反射的彩色光到達我們的眼睛，並告訴我們的大腦我們正在看到某種顏色。
通常，我們看到的顏色是不同顏色分子的混合物反射的光的組合。即使我們的大腦將結果感知為一種顏色，每種單獨的顏色分子在混合物中仍然保持其自身的顏色。看到這一點的其中一種方法是找到一種將混合物中單個型別的顏色分子分離出來的方法——以揭示它們獨特的顏色。
紙色譜分析是化學家用來分離溶液成分（或部分）的方法。溶液的成分從特殊紙條上的一個位置開始。溶劑（如水、油或異丙醇）可以被紙條吸收。當它這樣做時，它會將混合物的一部分帶走。不同的分子以不同的速率在紙上移動。結果，溶液的成分分離，並且在這種情況下，在色譜紙上可見為彩色條紋。當您對其進行測試時，您的馬克筆墨水會顯示不同的顏色嗎？
材料
兩個白色咖啡濾紙
剪刀
尺子
繪圖馬克筆（非永久性）：棕色、黃色以及您想測試的任何其他顏色
至少兩支鉛筆（每種您要測試的顏色一支）
至少兩個高水杯（每種您要測試的顏色一個），四英寸或更高
水
兩個迴形夾或晾衣夾
晾乾架或至少兩個額外的高水杯（每種您要測試的顏色一個）
鉛筆或筆和紙，用於記筆記
準備工作
小心地將咖啡濾紙剪成條狀，每條大約一英寸寬，至少四英寸長。剪至少兩條，一條用於測試棕色，一條用於測試黃色。為您想測試的每種額外顏色剪一條額外的紙條。當您用紙條測試時，您期望每種不同的顏色如何表現？
在每條紙條的寬度上畫一條鉛筆線，離底部大約一釐米。
拿起棕色馬克筆和一條紙條，在鉛筆線中間部分畫一條短線（約一釐米）。您的馬克筆線不應碰到紙條的側面。
用鉛筆在紙條頂端寫下您剛使用的馬克筆的顏色。注意：不要使用彩色馬克筆或筆在紙條上書寫，因為在測試過程中顏色或墨水會擴散。
用黃色馬克筆重複前三個步驟，然後用您想測試的所有其他顏色重複。
將紙條放在一個高玻璃杯旁邊（在玻璃杯的外面），使紙條的頂部與玻璃杯的邊緣對齊，然後慢慢向玻璃杯中加水，直到水位剛好到達紙條的底部。對其餘玻璃杯重複此操作，使紙條仍然在外面並遠離水。您認為水會起什麼作用？
步驟
用迴形夾或晾衣夾將紙條的頂部（離馬克筆線最遠的一側）固定在鉛筆上。暫停片刻。您是否期望這種顏色是多種顏色混合的結果，還是一種顏色分子的結果？ 如果您願意，您現在可以記下您的預測。
將紙條懸掛在其中一個部分裝有水的玻璃杯中，讓鉛筆放在玻璃杯邊緣。紙條的底部應該剛好接觸水位。如果需要，向玻璃杯中加水，直到水剛好接觸到紙張。注意：水位必須保持在紙條上的馬克筆線下方。
當您用第二條紙條和第二個玻璃杯重複前兩個步驟時，將第一條紙條留在其玻璃杯中。對於您正在測試的任何其他顏色重複此操作。
觀察水如何沿著紙條上升。紙條上的彩色線條會發生什麼？顏色也會上升嗎？您看到任何顏色分離嗎？
當水位到達距離頂部約一釐米處時（這可能需要長達 10 分鐘），將附有紙條的鉛筆從玻璃杯中取出。如果您讓紙條執行時間過長，水可能會到達紙條的頂部並扭曲您的結果。
寫下您的觀察結果。顏色會擴散嗎？它們是否分離成不同的顏色？您可以檢測到哪些顏色？哪些顏色在頂部（意味著它們執行得很快），哪些顏色在底部（意味著它們執行得更慢）？
將您的紙條懸掛在空的玻璃杯中或晾乾架上晾乾。請注意，某些顏色在您從水中取出紙條後可能會繼續擴散。您可能需要更長的紙條才能看到這些顏色的完整光譜。您在上一步中記下的筆記將幫助您記住您可以看到的內容，以防顏色從紙條上擴散開。看看你的紙條。每種馬克筆顏色有多少種顏色成分？ 您可以識別出哪些顏色是顏色成分混合的結果，哪些是單色分子色調的結果嗎？單獨的顏色成分顏色鮮豔還是暗淡？您總共可以檢測到多少種不同的顏色？
額外提示：大多數水彩馬克筆墨水都用合成顏色分子著色。藝術家通常喜歡使用天然染料。用彩色植物（如藍莓、紅甜菜或薑黃）製作自己的染料非常容易。要製作自己的染料，請讓成人幫助您將植物材料切碎，然後放入平底鍋中。並加入足夠的水以覆蓋植物材料。讓混合物在爐子上蓋上蓋子煨煮大約 10 到 15 分鐘。如果此時您的液體顏色太淺，您可能需要取下平底鍋的蓋子並繼續煮沸，直到部分液體蒸發並獲得更濃的顏色。讓其冷卻，並在需要時過濾。現在您有了天然染料。（小心處理，因為它會沾汙表面和材料。）要研究這種染料的顏色成分，請重複之前的步驟，但將馬克筆線替換為一滴天然染料。滴管將有助於產生漂亮的液滴。讓染料滴乾，然後再執行紙條。您的天然染料的顏色是多種顏色分子混合的結果還是一種特定顏色分子的結果？與您的天然染料顏色相同的馬克筆的擴散方式與您的天然染料相似嗎？
額外提示：在此活動中，您使用了水溶性馬克筆，並結合水作為溶劑。您可以使用異丙醇外用酒精作為溶劑來測試永久性馬克筆。您認為相似顏色的永久性馬克筆是否使用相似的顏色分子組合著色？
額外提示：您可以用類似的方法研究其他美術用品，包括顏料、粉彩或墨水。請務必始終選擇一種溶劑，該溶劑可以溶解正在測試的材料以執行色譜分析測試。異丙醇外用酒精、植物油和鹽水是一些用於對不同物質進行紙色譜分析測試的溶劑示例。
[中斷]
觀察和結果
您是否發現棕色是由幾種型別的顏色分子組成的，而黃色只顯示單一的黃色色帶？
馬克筆公司將一小組顏色分子組合在一起以製造各種顏色，就像您可以混合顏料來製造不同的顏色一樣。但是，大自然提供了範圍更廣的顏色分子，並且以有趣的方式混合它們。例如，薑黃中的天然黃色是幾種薑黃素分子的結果。棕土色顏料（從深棕色粘土中獲得）是由兩種顏色分子組合而成的：氧化鐵（具有生鏽的紅棕色）和氧化錳（添加了較深的黑棕色）。
在此活動中，您使用咖啡濾紙作為色譜紙來研究顏色成分。您的顏色帶可能很寬且具有藝術性，而科學色譜紙會產生窄帶和更精確的結果。
清理
扔掉紙條並清洗玻璃杯。
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此活動由科學夥伴合作提供