化学“信号灯”

徐海 黄薇 陆涌泉 梁文杰

在道路上，交通信号灯通过颜色变换，指挥车辆和行人有序通行。

化学反应的过程中，一些溶液颜色的变化也能模拟交通信号灯红、黄、绿颜色的转换。跟随我们，一起用化学方法制作一个“交通信号灯”。

一、实验材料

氢氧化钠，葡萄糖，靛蓝胭脂红，锥形瓶，烧杯，玻璃棒，药匙，称量秤，清水。如图1。

二、实验步骤

（一）在锥形瓶中加入150 mL清水。称量4 g葡萄糖，加入锥形瓶中，摇晃均匀。在小烧杯中称量1.5 g氢氧化钠，倒入50 mL清水配置成溶液。如图2。

（二）往锥形瓶中倒入氢氧化钠溶液，混合均匀。用玻璃棒蘸取少量靛藍胭脂红加入混合溶液中。静置1 分钟，溶液变为黄色。如图3。

（三）振荡锥形瓶，溶液变为红色。继续振荡，溶液又变为绿色。如图4。

（四）溶液静置后由绿色还原回红色，继而还原回黄色。如图5。

“徐”徐道来

“信号灯”实验是反应体系交替发生还原与氧化反应的结果。靛蓝胭脂红有3种不同颜色的氧化还原状态，在这个反应体系中，当振荡瓶身时，它被空气中的氧气氧化，在静置时又被葡萄糖还原，由此出现反复变色的现象。

如果在不同的pH值环境中反应，颜色也会随之改变。在本实验中，葡萄糖首先与氢氧化钠反应，溶液从绿色变成黄色（中间态为红色），再振荡与氧气发生反应后还原回绿色。

科学大视野

交通信号灯为什么选用红、黄、绿三种颜色？

红色表示禁止通行，黄色表示警告信号，绿色表示通行，这种规定几乎被世界各国接受，并一直沿用至今。

交通信号灯采用红、黄、绿三种颜色是根据光学原理，经过长期研究和实践确定下来的。红色光的波长长，具备较强的穿透能力，在能见度较低的环境中也易被看见。同时，红色信号比其他颜色的信号更易引起注意。所以，红色被选为禁止通行信号。黄色光的波长较长，穿透能力较强。绿色和红色的区别最大，易于分辨，同时，绿色光的穿透距离也较远。

此外，人眼视网膜主要含有杆状和三种锥状感光细胞，杆状细胞对黄色的光特别敏感，三种锥状感光细胞则分别对红光、绿光及蓝光最敏感。