相信很多人小時候都見過或者玩過所謂的“隱形墨水”,當時都會覺得相當好奇,即使被告知原因也無法理解。但是,當我們學過小學的理科,初中的理化或者高中的化學,就能突然明白保形墨的原理了。其實當時隱形墨水的原理很簡單。它只利用酸性或堿性溶液中酸性檢測指示劑的顏色變化。除了化學變化中的酸堿中和原理,其他化學反應,如沈澱反應、氧化還原、離子形成和催化反應,都可以用來制備隱形墨水。為了進壹步揭示隱形墨水的秘密,下面只說明酸堿墨水、沈澱墨水、離子混合墨水、氧化還原墨水、催化墨水五種隱形墨水的制備和使用方法,以供參考。
1.經過酸測試的隱形墨水
向酸性溶液(如0.1M HCl)中滴加2滴酸堿指示劑,如酚鈦溶液,用刷子蘸取酸性溶液覆蓋濾紙。幹燥後,用刷子蘸堿性溶液(如0.5M NaOH)作為隱形墨水(無色透明),在濾紙上書寫,白色濾紙上就會出現粉紅色的字符。如果在酸性(或堿性)溶液中加入其他常用的酸性檢測指示劑(如廣泛使用的指示劑),然後用刷子將它們塗在濾紙上,呈現紅色(或藍色)紙,幹燥後用刷子蘸取堿性(或酸性)溶液,在上述處理過的紅色濾紙(或藍色濾紙)上書寫,就會出現藍色字(或藍色字)。結果列於表1,常用指示劑的變色範圍列於表2。
表1酸堿隱形墨水的顏色變化
0.1M鹽酸加指示劑
0.1M氫氧化鈉和指示劑
苯酚鈦(濾紙是白色的)
溴香草藍(濾紙為黃色)
廣泛使用的指示器(濾紙為紅色)
苯酚鈦(濾紙為紅色)
溴香草藍(濾紙是藍色的)
廣泛使用的指示器(濾紙為藍色)
0.5M鹽酸
-
-
-
紅底白字
藍色背景上的黃色文字
藍色背景上的紅色單詞
0.5M氫氧化鈉
白底紅字
黃色背景上的藍色文字
紅底藍字
-
-
-
表2常用指示器的顏色變化
指示器
PH值和顏色範圍
苯酚鈦
8.2(無色)~ 10.0(紅色)
溴香草藍
6.0(黃色)~ 7.6(藍色)
廣泛使用的指示器
4 5 6 7 8 9 10
紅色橙色紅色綠色藍色靛藍
2.沈積隱形墨水
由兩種不同化合物反應產生的不溶性有色沈積物被用於制備沈積隱形墨水,例如,(1)黑色硫化鉛(PbS)或黑色硫化銀(Ag2S)通過硝酸鉛或硝酸銀溶液與硫化銨溶液的反應而沈積。(2)黃色碘化鉛(PbI2 _ 2)或黃色碘化銀(AgI)由硝酸鉛或硝酸銀溶液與碘化鉀溶液反應生成。(3)白色氯化鉛(PbCl2)或白色氯化銀(AgCl)由硝酸鉛或硝酸銀溶液與氯化鈉溶液反應生成。前者(1)和(2)可以在白色濾紙上呈現黑色或黃色字體,後者(3)可以在預染的黑色濾紙上呈現白色字體。結果列於表3中,反應方程式如下:
Pb2+(水溶液)+S2-(水溶液)→PbS(s)黑色
2Ag+(aq)+S2-(aq)→Ag2S(s)黑色
Pb2+(aq)+2I-(aq)→PbI2(s)黃色。
Ag+(aq)+I-(aq)→AgI(s)黃色
Pb2+(水溶液)+2Cl-(水溶液)→PbCl2(s)白色
Ag+(aq)+Cl-(aq)→AgCl(s)白色
表3沈積隱形墨水的顏色變化
硫化銨溶液
(NH4)2S
(濾紙是白色的)
碘化鉀溶液
基瓦尼斯國際(Kiwanis International)
(濾紙是白色的)
氯化鈉溶液
氯化鈉
(濾紙先染成黑色)
硝酸鉛溶液
硝酸鉛
白色背景
黑色單詞
白色背景
黃色字符
黑色背景
白色單詞
硝酸銀
硝酸銀
白色背景
黑色單詞
白色背景
黃色字符
黑色背景
白色單詞
3.抗衡離子型隱形墨水
隱形墨水是通過將金屬陽離子和非金屬陰離子結合成有色絡合物來制備的。如(1)紅色硫氰酸鐵[Fe(SCN)2+]離子是由氯化鐵溶液與硫氰酸鉀溶液反應生成的。(2)可溶性澱粉溶液與碘溶液作用形成深藍色I3 -澱粉抗衡離子。(3)氯化鐵或氯化亞鐵與亞鐵氰化鉀或亞鐵氰化鉀溶液反應,分別生成深藍色絡合物,結果列於表4。反應方程式如下:
Fe3+(aq)+SCN-(aq)→Fe(SCN)2+紅色
i3-(AQ)+澱粉→i3-澱粉深藍色
4 Fe3+(AQ)+3fe(CN)64-(AQ)→Fe2[Fe(CN)6]3深藍色。
3 Fe2+(AQ)+2fe(CN)63-(AQ)→Fe3[Fe(CN)6]2深藍色。
四離子型隱形墨水的顏色變化
氯化鐵溶液
氯化鐵
(濾紙是淺棕色的)
碘-碘化鉀溶液
(I3-)
(濾紙是棕色的)
氯化亞鐵溶液
FeCl2
(濾紙是淺棕色的)
硫氰酸鉀溶液
KSCN
棕色底部
紅色單詞
-
-
可溶性澱粉溶液
可溶澱粉
-
棕色底部
深藍色字符
-
亞鐵氰化鉀溶液
K4Fe(CN)6
淺棕色底部
深藍色字符
-
-
鐵氰化鉀溶液
K3Fe(CN)6
-
-
淺棕色底部
深藍色字符
4.氧化還原隱形墨水
隱形墨水是通過氧化劑和還原劑作用時顏色變化(產生或消失)的現象來制備的。例如,(1)硫代硫酸鈉溶液與碘溶液反應,碘溶液的棕色就會消失。(2)碘化鉀溶液中的碘離子被過硫酸鉀溶液氧化成碘分子,呈現棕色。(3)紫紅色的高錳酸鉀溶液被草酸還原成無色的錳離子。結果列於表5中,反應方程式如下:
I2+2S2O32-→2I-+S4O62-
棕色無色
2I-+S2O82-→I2+2SO42-
無色棕色
5c2o 42-+2mno 4-+16H+→2mn 2 ++ 10co 2+8H2O
紫色和無色
表5氧化還原隱形墨水的顏色變化
碘酊
I2
(濾紙是棕色的)
碘化鉀溶液
基瓦尼斯國際(Kiwanis International)
(濾紙是白色的)
高錳酸鉀溶液
高錳酸鉀
(濾紙呈紫紅色)
硫代硫酸鈉溶液
Na2S2O3
(還原劑)
棕色底部
白色單詞
-
紫紅色背景
白色單詞
過硫酸鉀溶液
K2S2O6
(氧化劑)
-
白色背景
棕色單詞
-
草酸鈉溶液
Na2C2O4
(還原劑)
-
-
紫紅色背景
白色單詞
5.消失的隱形墨水
通過化學反應制備的隱形墨水,由於催化劑的催化作用,顏色發生明顯變化。比如(1)在重鉻酸鉀(K2Cr2O7)催化下被過氧化氫分解成水和氧氣時,重鉻酸鉀首先轉化為深棕色的過重鉻酸鉀(K2Cr2O9),然後釋放氧氣恢復為原來的重鉻酸鉀。(1)魯米諾(Luminol)在堿性溶液和過氧化氫存在下,被Fe3+或Fe2+等離子體催化產生藍綠色光。所以,如果在濾紙上用重鉻酸鉀溶液處理,然後用毛筆蘸過氧化氫在濾紙上書寫,會出現深棕色字體,但很快就會消失。如果在濾紙上分別處理紅血鹽[K3Fe(CN)6]、氯化鐵(FeCl3)或氯化亞鐵(FeCl2),然後在魯米諾的氫氧化鈉溶液中加入少許雙氧水,在暗室中的濾紙上書寫,會出現藍綠色的光字跡,但很快就會消失。結果列於表6中。
表6催化隱形墨水的顏色變化
重鉻酸鉀溶液
K2Cr2O7
(濾紙是橙色的)
血紅鹽溶液
K3Fe(CN)6
(濾紙是紅色的)
氯化鐵溶液
氯化鐵
(濾紙是淺棕色的)
氯化亞鐵溶液
FeCl2
(濾紙是淺棕色的)
過氧化氫溶液
(過氧化氫)
橙色背景上的深棕色文字消失了-
-
-
魯米諾堿性溶液
(流明/氫氧化鈉)
-
在暗室中出現藍綠色的亮光字跡,然後在暗室中消失,但在暗室中出現深棕色字跡,但在暗室中出現深棕色字跡。
不及物動詞結論
上述五種隱形墨水是由酸堿溶液和指示劑、沈澱劑、氧化劑、還原劑、分類劑或催化劑、發光劑等不同化學物質配制而成的無色透明溶液。,而且必須寫在用特殊藥物處理過的濾紙上,這樣由於酸堿中和、沈澱、氧化還原、形成錯誤的離子或錯誤的化合物或催化作用等,就會出現不同顏色的字體。這是隱形墨水。
如果將上述隱形墨水混合,可以同時為不同藥物處理過的濾紙書寫不同顏色的字體,從而制備出壹種綜合隱形墨水。如果將碘化鉀溶液、硫代硫酸鈉溶液、硫氰酸鉀溶液混合成綜合隱形墨水,分別用硝酸鉛溶液、碘溶液波、氯化鐵溶液處理過的濾紙上,可書寫黃色字體(PbI2)、棕色字體(I-)和紅色字體[Fe(SCN)2+]。
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