赤い絵の具はなぜ赤いのか

質問

赤い絵の具を顕微鏡で詳細に観察すると
最終的には陽子と電子と中性子で構成されていることと思います。

それぞれの物質は無色透明だと思うのですが、
なぜ赤い絵の具は赤く見えるのでしょうか。

赤い絵の具に入射する光が観測者の方向へ反射する際に、
絵の具の物性に応じて赤の波長のみが反射されるという事は理解できるのですが、
透明な原子どのように集まると特定の色を反射するのかがよくわかりません。

よろしくお願いします。

回答No.5

samui · ベストアンサー

No1の回答の方と同じ様な意見ですが。。。
　人間が世界を理解する場合は、層構造として理解しています。
　人間とは化学反応の集積であり化学反応とは原子同士の結合・分離であり、原子同士の結合・分離とは原子を構成する要素の相互作用としてどんどんミクロな方向に分析されます。
　物理学の上に化学、化学の上に生物学が乗っているイメージです。

＞構成物質である陽子や電子はまったく同じもの(大きさ、質量、電荷など)ではないでしょうか。
＞同一物質の数が異なるだけでなぜ異なる性質を持つことになるのでしょうか。
　同じ陽子や電子でも組み合わせによって異なる性質（その性質とは１つ上の層でのもの）になる、ということだと思います。

　１００個の積み木が目の前にあって、どれも同じ積み木だとします。その積み木を使って、橋を作ったり、ピラミッドを作ったり出来ます。出来上がったものをみてこれは「橋」だ、これは「ピラミッド」だ、と考えている場合でも、もう少し詳しく近寄って（ひとつ下の層でみる）みてみれば橋もピラミッドも見えなくなって、ただ積み木しか見えなくなります。
　「橋」、「ピラミッド」という言葉は上の層の言葉で、「積み木」とはそのひとつ下の層の言葉だということを区別しないと、混乱してしまいます。

お礼

ご回答ありがとうございます。
>　物理学の上に化学、化学の上に生物学が乗っているイメージです
なかなか難しいですね。

>「橋」、「ピラミッド」という言葉は上の層の言葉で、「積み木」とはそのひとつ下の層の言葉だということを区別
なるほど、つまり元素と電子は異なる階層ということでしょうか。

ありがとうございました。

回答No.4

anthracene

物質が着色する（もっと一般的に言えば、光すなわち電磁波を吸収する）メカニズムはいくつかありますが、ここでは、有機化合物でできた色素の着色について説明しておきます。

赤色の色素は、炭素原子、水素原子、酸素原子、窒素原子、硫黄原子など、さまざまな原子がくっついてできた、いわゆる有機分子と呼ばれるものです（金属が入っている場合もあります。われわれの血液が赤いのは、ヘム鉄という鉄が入った分子のせいです）。

可視光はさまざまな色の光が混じった結果、白色に見えますが、赤色の色素は、これらの光のうち、特に緑色（５００－６００ナノメートルくらい）の光をよく吸い取ります。したがって、緑色と補色の関係にある赤色の割合が増え、目には赤色に見えるのです。

No.3さんも書かれていますが、質問者さんは世の中の物質が、原子が単純に寄せ集まったものと勘違いされていますね。
原子同士が固く結合しあった分子は、すでに構成要素の原子とは別の性質を持ったものですよ。

もうちょっと詳しいことを書いておきますと、紫外線～可視光の吸収は、分子の中の電子が光のエネルギーを吸収することで起こります。
分子によって、電子がどれくらいの光を良く吸うか異なりますので、色がついたりつかなかったり、ついても色が違ったりします。
たとえば、アルコールなど、見た目無色透明ですが、これは可視光を吸わないため、人間の目では色がわからないのです。実際には、紫外線を当てると紫外線の吸収をスペクトルで観測することができます。

お礼

ご回答ありがとうございます。

>原子同士が固く結合しあった分子は、すでに構成要素の原子とは別の性質を持ったものですよ
ご指摘のとおり、どうもそこら辺が理解できません。
水素とヘリウムは異なる性質を持っていますが、
構成物質である陽子や電子はまったく同じもの(大きさ、質量、電荷など)ではないでしょうか。

同一物質の数が異なるだけでなぜ異なる性質を持つことになるのでしょうか。

ちょっと別の質問になってしまうので、また別途質問させていただきます。

ありがとうございました。

回答No.3

wild_herbs

こんばんは

あまり定性的に説明はできないのですがコメントということで

確か他の質問で水素と酸素からなぜ水ができるのか?というのがありました
両方とも分子の形では室温で気体だしそれが全く違う性質を持つ物質になるのか?と
そもそも原子だって陽子、中性子、電子から成り立つのにその数によって
水素や酸素のように様々な性質を示す原子を構成すること自体が興味深い
それら単体の原子が結合―水素と窒素でアンモニアだったり水素と炭素でメタンなど
それによって個々の性質とは異なる物性を示す分子を構成する・・・確かに不思議です
結局「結合」することによりいろんな物性が発現すると考えることができると思います

これらを科学的に説明しようと思えば「原子軌道」「分子軌道」などの言葉を用いて
それらの軌道を占有する「電子」のエネルギー状態について調べると
どういうエネルギー帯の光を吸収するかが分かります

どういうエネルギー帯を吸収するかはその物質(分子など)に固有ですから
翻って考えると個々の原子では発現しなくても分子や高分子状態を取ることで
初めて現れる固有の性質を巨視的なものとして私たちは捉えているのでしょう
高解像度の顕微鏡で赤い絵の具に含まれる一個の分子を観察できたとしたら
果たしてそれは赤く見えるんでしょうか・・・それはよく分かりませんね笑

参考までに

お礼

ご回答ありがとうございます。

>これらを科学的に説明しようと思えば「原子軌道」「分子軌道」などの言葉を用いて
それらの軌道を占有する「電子」のエネルギー状態について調べると
どういうエネルギー帯の光を吸収するかが分かります

なるほど、私はちょっと勉強不足ですので、もう少し
勉強しようと思います。

回答No.2

TTOS

質問者さんが知りたいことではないと思いますが，赤い絵の具は赤い粒(顔料)からできています。

http://www.k2.dion.ne.jp/~suisai/ippei-904.html

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E9%A1%94%E6%96%99

分子が色を示すしくみは次のサイトが詳しいと思います。
http://www.ecosci.jp/color/mol_color1.html

お礼

ご回答ありがとうございます。

分子の吸収波長が分子軌道計算によって計算できるとは知りませんでした。

さらに勉強したいと思います。

ありがとうございました。

回答No.1

noname#22222

スーツのデザイナですので、直接の回答などできません。
そこで、回答のありかについて推論してみました。

この回答を書くのに用いている文字も、実は、ドットの集合体に過ぎません。
「あ」を分解すれば、「あ」を構成している独特の要素が見つかる訳ではありません。
「い」を分解すれば、「い」を構成している独特の要素が見つかる訳ではありません。
ドットの集まり方で、「あ」になったり「い」になったりしているのは明らかです。
原子の集まりが分子ならば、その分子の様式と運動が「あ」と「い」ではないでしょうか？

この推論が正しければ、分子の様式と運動と色との対応関係は次のようだと思います。
光が幾つかのボールの集合体と仮定します。
そして、それぞれのボールは分子の様式と運動に応じた跳ね返り方をすると考えれば辻褄があいます。

質問者は、分子の様式と運動とボールの跳ね返り方のメカニズムの詳細を知りたいのでしょう。
そのためには、跳ね返りに関係しているボールの運動特性を抽出・区分しなければなりません。
その上で、分子の様式と運動との相互作用によって結果が異なる仕組みも解明しなければなりません。
私は、その辺りに質問者の疑問に対する回答があると思います。

ネットでは、宇宙の始まりについて実に詳細な説明を容易く検索できます。
が、このような身近な疑問については、果たして、どうでしょうか？

直接の回答ではないのですが、興味と関心をそそられたので・・・。

お礼

ご回答ありがとうございます。

>分子の様式と運動との相互作用によって結果が異なる仕組み
なるほど、「運動」のところをもっと調べたほうが良いみたいですね。

私も全然物理とは関係のない仕事なのですが、
どうも気になって仕方がなくって質問してみました。

ありがとうございました。