2025 小学五年级科学下册染料的染色原理与颜色稳定性课件

一、课程导入：从生活现象到科学探索的桥梁演讲人CONTENTS课程导入：从生活现象到科学探索的桥梁知识铺垫：认识染料的“身份档案”核心探究：染色原理的“微观剧场”深度延伸：颜色稳定性的“破坏者与保护者”实践探索：“自制天然染料”小实验总结与升华：从科学原理到生活智慧目录2025小学五年级科学下册染料的染色原理与颜色稳定性课件01课程导入：从生活现象到科学探索的桥梁课程导入：从生活现象到科学探索的桥梁同学们，上周我在整理旧物时，翻出了一件童年时的蓝布褂子——那是外婆用蓝草染的土布做的。三十多年过去，它的靛蓝色依然柔和透亮，而我去年买的一件红色T恤，洗过三次后已经泛白得像被雨水冲淡的晚霞。同样是染色的布料，为什么有些颜色能“长住”，有些却“急着离开”？今天，我们就从“染料”这个熟悉又陌生的朋友入手，一起揭开染色背后的科学密码。02知识铺垫：认识染料的“身份档案”1什么是染料？从自然到人工的演变染料是一类能使纤维或其他物质获得鲜明而牢固颜色的有机化合物。你们可能见过：妈妈用菠菜汁给面团染成绿色，这是天然染料（来自植物、动物或矿物，如茜草的红、苏木的黄、虫胶的紫）；美术课用的水彩笔墨水，大多是合成染料（通过化学合成得到，如偶氮染料、蒽醌染料）。我曾带学生去扎染工坊体验，老艺人说：“以前染蓝布要泡蓝草、打靛泥，现在用化工染料半小时就上色。”这背后是人类对色彩需求的升级——天然染料受限于来源和色牢度，合成染料则通过分子设计实现了更丰富的色彩和稳定性。2染色的前提：纤维的“性格”差异要让染料“住”进材料里，首先得了解被染物的“脾气”。我们穿的衣物多由纤维制成，不同纤维的化学结构决定了它们与染料的“亲密度”：01植物纤维（棉、麻）：主要成分是纤维素，含有大量羟基（-OH），像“小海绵”一样容易吸水，适合与活性染料、直接染料结合；02动物纤维（羊毛、蚕丝）：主要成分是蛋白质，含有氨基（-NH₂）和羧基（-COOH），能与酸性染料通过离子键结合；03合成纤维（涤纶、尼龙）：分子结构紧密，需要高温或载体帮助染料渗透，比如涤纶常用分散染料。04去年实验课上，学生用同一种紫色食用色素染棉布、羊毛和涤纶，结果棉布最易上色，涤纶几乎没变化——这就是纤维“性格”差异的直观体现。0503核心探究：染色原理的“微观剧场”1染色过程的三幕“小戏”染料要在纤维上“安家”，需要经历三个关键阶段，就像我们搬家要“找路—敲门—定居”：1染色过程的三幕“小戏”吸附：染料向纤维“靠近”染料溶解在水中后，染料分子会像一群“小游泳者”，从染液中扩散到纤维表面。这一步的快慢受温度、染液浓度影响——你们泡奶茶时，热水冲奶粉比冷水快，就是因为温度越高，分子运动越剧烈。1染色过程的三幕“小戏”扩散：染料向纤维“深入”吸附在表面的染料不会满足，它们会继续“钻”进纤维内部的空隙。纤维结构越疏松（比如棉纤维的天然卷曲），染料越容易扩散；合成纤维分子排列紧密（如涤纶的线性结构），就需要升高温度让分子链“松开”，给染料让路。1染色过程的三幕“小戏”固着：染料与纤维“绑定”真正让颜色稳定的是这一步——染料与纤维通过不同作用力“手拉手”：物理吸附：靠分子间的范德华力（像磁铁的弱吸引力），比如直接染料染棉，这种结合不够牢固，容易被水冲掉；化学结合：通过共价键（像“超级胶水”）或离子键（正负电荷吸引），比如活性染料会与纤维素的羟基反应生成共价键，这种结合非常牢固；机械固着：染料颗粒嵌入纤维空隙（如涂料染色），就像沙子卡在海绵里，洗多了也会掉。我曾用两种染料染白棉布：一种是直接染料（物理吸附），一种是活性染料（化学结合）。洗5次后，直接染料的布明显褪色，活性染料的几乎没变化——这就是固着方式的差异带来的结果。2染色原理的“通俗版”总结简单来说，染色是染料分子通过“扩散-吸附-固着”三步，与纤维形成不同强度的结合。就像交朋友：有的只是“点头之交”（物理吸附），有的成了“生死之交”（化学结合），关系越铁，颜色越稳定。04深度延伸：颜色稳定性的“破坏者与保护者”1哪些因素会“赶走”颜色？知道了染料怎么“住下”，还要明白它们为什么“离开”。颜色稳定性指的是颜色在外界环境作用下保持原有状态的能力，常见的“破坏者”有：1哪些因素会“赶走”颜色？光照：染料的“褪色杀手”阳光中的紫外线（尤其是波长290-400nm的部分）能量很高，能打断染料分子的化学键（比如偶氮基-N=N-）。你们有没有注意过，阳台边的窗帘容易发白？这就是紫外线让染料分子“散架”了。天然染料（如靛蓝）对光的稳定性较好，而部分合成染料（如某些偶氮染料）容易光褪色。1哪些因素会“赶走”颜色？水：洗涤的“温柔侵蚀”水不仅能溶解未固着的染料（所以新衣服第一次洗会“浮色”），还会让纤维膨胀，松动染料与纤维的结合。碱性洗涤剂（如肥皂）会破坏蛋白质纤维（羊毛、蚕丝）与酸性染料的离子键，导致褪色；硬水中的钙镁离子可能与染料反应生成沉淀，让颜色变暗。1哪些因素会“赶走”颜色？温度：“热”带来的双重影响高温能加速染色（比如涤纶需要130℃高压染色），但也会加速褪色。比如深色衣物用热水洗更容易掉色——高温让染料分子运动加剧，原本牢固的结合可能被“摇松”。1哪些因素会“赶走”颜色？氧化剂：漂白剂的“强力破坏”84消毒液、漂白粉中的次氯酸钠（NaClO）是强氧化剂，能氧化染料分子的共轭结构（这是颜色的来源）。去年有学生用84消毒液泡彩色袜子，结果袜子变成了“花白板”——氧化剂直接“摧毁”了染料的呈色基团。2如何让颜色“长住”？实用保护策略了解了破坏因素，我们就能针对性保护颜色。这里有几个生活小妙招，你们可以回家试试：洗涤技巧：新衣服先冷水浸泡（固色），分开洗（深色与浅色），用中性洗涤剂（如洗衣液）；避免氧化剂：彩色衣物不用漂白剂，沾到84消毒液立刻用清水冲。温度控制：棉麻衣物用30℃以下温水洗，羊毛用冷水；光照防护：深色衣物反晒（让染料层在内部），窗帘选防晒涂层款；05实践探索：“自制天然染料”小实验1实验目标用菠菜（含叶绿素）、红苋菜（含甜菜红素）自制天然染料，观察不同纤维的染色效果及颜色稳定性。2实验材料新鲜菠菜、红苋菜、白棉布（棉纤维）、白丝绸（蛋白质纤维）、白涤纶布（合成纤维）、锅、纱布、夹子、白醋（固色剂）、清水。3实验步骤提取染料：菠菜/苋菜切碎，加500ml水煮沸10分钟，纱布过滤取汁；01预处理纤维：棉布用1%纯碱水（弱碱）泡10分钟（打开纤维素空隙），丝绸用1%醋酸水（弱酸）泡10分钟（激活氨基），涤纶布不用预处理；02染色：将纤维浸入热染液（70℃），搅拌15分钟，取出晾干；03固色：染好的布浸入5%白醋水（pH4-5）5分钟（帮助染料与纤维结合）；04稳定性测试：取部分染布用清水浸泡30分钟（测试耐洗性），部分在阳光下暴晒2小时（测试耐光性）。054预期现象棉布：苋菜红染色较深，菠菜绿偏黄（叶绿素易氧化）；01丝绸：苋菜红更鲜艳（蛋白质与甜菜红素结合更好）；02涤纶：颜色最浅（分子结构紧密，染料难进入）；03暴晒后：菠菜绿布明显褪色（叶绿素不耐光），苋菜红布轻微褪色；04浸泡后：未固色的布水变浅红/浅绿，固色后的布水颜色较浅。0506总结与升华：从科学原理到生活智慧总结与升华：从科学原理到生活智慧同学们，今天我们像侦探一样，揭开了染料的“染色密码”：它通过扩散、吸附、固着三步与纤维结合，结合方式决定了颜色是否牢固；又像守护者一样，找到了光照、水、温度、氧化剂这些“褪色凶手”，学会了保护颜色的方法。外婆那件蓝布褂子能保持颜色，正是因为蓝草中的靛蓝染料（天然吲哚类染料）与棉纤维形成了较强的物理-化学结合，加上日常的“温柔对待”（手洗、反晒）。这让我想起科学课的意义——不仅是知道“为什么”，更是学会“怎么做”。希望你们今后看到彩