请问绘画壁画中那些矿物颜料的发色机理是什么,和矿物结构有关吗?

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7个答案
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老猫分子生物学准博士,天文爱好者

2014-02-07 18:21

决定矿物颜色的原因很多,矿物结构是一个因素,但它并非唯一重要的因素。每种矿物的发色原因都有所不同,必须一个一个来说。

先说蓝色的颜料吧:

石青(蓝铜矿,Cu3(CO3)2(OH)2):

蓝铜矿是最常见的蓝色矿物颜料之一,颜色浓郁鲜艳,也比较易得,很多铜矿上都能看到它们的身影。导致蓝铜矿蓝色的是金属离子,我们知道铜是一种过渡元素,在含有这种元素的晶体中含有未成对电子,之所以不成对,是因为有一些被拉去填充 d 或者 f 电子亚层去了。这些未成对的电子会造成晶体对部分波长的可见光的吸收,从而导致晶体带上了特定的颜色——这是晶体场论的解释,在这种解释中,造成未配对电子的可能不一定是过渡金属离子,一些晶体缺陷导致的电子缺失也有可能形成色心。

群青(青金石,(Na,Ca)8[(S,Cl,SO4,OH)2|(Al6Si6O24)]):

群青也是一种常见的矿物颜料,在西方,它的颜色象征着圣母玛利亚,有着重要的宗教意义。最早的群青来自磨碎的青金石,但是青金石远没有蓝铜矿易得,因此群青的价格曾经一直居高不下——直到19世纪人们制出了人工合成的群青。青金石与蓝铜矿不同,其中并不含有导致蓝色的铜离子。群青蓝色的秘密并不是常见的金属离子,而是硫,青金石里的(S3)- 离子的多中心电子轨道导致的光谱吸收最终使得群青呈现出美丽而持久的蓝色。这种利用多中心电子轨道来解释矿物颜色的学说叫做分子轨道论。

硃砂(辰砂,HgS)

硃砂也是一种十分珍贵的朱红色颜料,话说回来,朱红色(硃红色)就是按照它命名的。这种来自中国的红色颜料一度需要罗马帝国中央政府来进行定价。辰砂的颜色不能用解释金属离子致色的晶体场论以及解释青金石致色的分子轨道论来解释,解释它鲜艳的红色需要用能带理论来解释。辰砂与一些诸如淡红银矿等硫化物矿物一样被视为半导体,电子并不像之前的铜离子、三硫离子一样被束缚在一定的核心周围,而是像金属一样有一些离子可以自由活动。但是价电子和自由电子之间存在能带:

在价电子带和自由电子带之间的电子跃迁导致了辰砂的颜色。

当然,用作颜料的矿物远不止上面三种,而且导致矿物产生颜色的原因也不止上面三条。但是绝大部分矿物的颜色都可以通过上面提到过的理论加以解释——当然可能还需要加上一些光的散射、干涉、衍射等更简单物理因素。而且这些因素之间也不是独立的,在很多过渡金属离子致色的矿物中,导致最终颜色的可能晶体场论和分子轨道论的原因都存在——色彩,从来就没有一个简单的结论。

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有些形成配合物的矿物可以用晶体场理论解释,有的跟物质本身表面的物理结构有关。。。。。总之比较复杂,要按矿物来说

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z1w1j帝都大学PhDing

2014-02-09 19:53

说个物理方面的方面:中世纪的时候教堂的玻璃彩绘是在烧的时候混入金的颗粒,不同的颗粒散射得到不同波长的颜色。这样可以得到透光的彩色。

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口水化工工程师

2014-02-09 20:01

这个很复杂 我记得我清理加热炉的硫垢时 流出来那个水那叫一个五颜六色

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离子的多中心电子轨道导致的光谱吸收最终使得群青呈现出美丽而持久的蓝色。这种利用多中心电子轨道来解释矿物颜色的学说叫做分子轨道论。
一直对颜色的呈现比较好奇,今天先学习一下。

还有能否认为:有光照射时,物体才会有颜色,没有光照射时,物体不呈现颜色?

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原力与你同在一位牛B的人物,任何头衔已经无法表达

2014-02-10 21:53

有好多成因的吧
太阳光照射到表面,电子跃迁到高能级,然后降低的时候发出光子
晶格缺陷什么的

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