一、課程導(dǎo)入：從生活現(xiàn)象到科學(xué)探索的橋梁演講人CONTENTS課程導(dǎo)入：從生活現(xiàn)象到科學(xué)探索的橋梁知識(shí)鋪墊：認(rèn)識(shí)染料的“身份檔案”核心探究：染色原理的“微觀劇場(chǎng)”深度延伸：顏色穩(wěn)定性的“破壞者與保護(hù)者”實(shí)踐探索：“自制天然染料”小實(shí)驗(yàn)總結(jié)與升華：從科學(xué)原理到生活智慧目錄2025小學(xué)五年級(jí)科學(xué)下冊(cè)染料的染色原理與顏色穩(wěn)定性課件01課程導(dǎo)入：從生活現(xiàn)象到科學(xué)探索的橋梁課程導(dǎo)入：從生活現(xiàn)象到科學(xué)探索的橋梁同學(xué)們，上周我在整理舊物時(shí)，翻出了一件童年時(shí)的藍(lán)布褂子——那是外婆用藍(lán)草染的土布做的。三十多年過(guò)去，它的靛藍(lán)色依然柔和透亮，而我去年買(mǎi)的一件紅色T恤，洗過(guò)三次后已經(jīng)泛白得像被雨水沖淡的晚霞。同樣是染色的布料，為什么有些顏色能“長(zhǎng)住”，有些卻“急著離開(kāi)”？今天，我們就從“染料”這個(gè)熟悉又陌生的朋友入手，一起揭開(kāi)染色背后的科學(xué)密碼。02知識(shí)鋪墊：認(rèn)識(shí)染料的“身份檔案”1什么是染料？從自然到人工的演變?nèi)玖鲜且活?lèi)能使纖維或其他物質(zhì)獲得鮮明而牢固顏色的有機(jī)化合物。你們可能見(jiàn)過(guò)：媽媽用菠菜汁給面團(tuán)染成綠色，這是天然染料（來(lái)自植物、動(dòng)物或礦物，如茜草的紅、蘇木的黃、蟲(chóng)膠的紫）；美術(shù)課用的水彩筆墨水，大多是合成染料（通過(guò)化學(xué)合成得到，如偶氮染料、蒽醌染料）。我曾帶學(xué)生去扎染工坊體驗(yàn)，老藝人說(shuō)：“以前染藍(lán)布要泡藍(lán)草、打靛泥，現(xiàn)在用化工染料半小時(shí)就上色?！边@背后是人類(lèi)對(duì)色彩需求的升級(jí)——天然染料受限于來(lái)源和色牢度，合成染料則通過(guò)分子設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了更豐富的色彩和穩(wěn)定性。2染色的前提：纖維的“性格”差異要讓染料“住”進(jìn)材料里，首先得了解被染物的“脾氣”。我們穿的衣物多由纖維制成，不同纖維的化學(xué)結(jié)構(gòu)決定了它們與染料的“親密度”：01植物纖維（棉、麻）：主要成分是纖維素，含有大量羥基（-OH），像“小海綿”一樣容易吸水，適合與活性染料、直接染料結(jié)合；02動(dòng)物纖維（羊毛、蠶絲）：主要成分是蛋白質(zhì)，含有氨基（-NH?）和羧基（-COOH），能與酸性染料通過(guò)離子鍵結(jié)合；03合成纖維（滌綸、尼龍）：分子結(jié)構(gòu)緊密，需要高溫或載體幫助染料滲透，比如滌綸常用分散染料。04去年實(shí)驗(yàn)課上，學(xué)生用同一種紫色食用色素染棉布、羊毛和滌綸，結(jié)果棉布最易上色，滌綸幾乎沒(méi)變化——這就是纖維“性格”差異的直觀體現(xiàn)。0503核心探究：染色原理的“微觀劇場(chǎng)”1染色過(guò)程的三幕“小戲”染料要在纖維上“安家”，需要經(jīng)歷三個(gè)關(guān)鍵階段，就像我們搬家要“找路—敲門(mén)—定居”：1染色過(guò)程的三幕“小戲”吸附：染料向纖維“靠近”染料溶解在水中后，染料分子會(huì)像一群“小游泳者”，從染液中擴(kuò)散到纖維表面。這一步的快慢受溫度、染液濃度影響——你們泡奶茶時(shí)，熱水沖奶粉比冷水快，就是因?yàn)闇囟仍礁?，分子運(yùn)動(dòng)越劇烈。1染色過(guò)程的三幕“小戲”擴(kuò)散：染料向纖維“深入”吸附在表面的染料不會(huì)滿足，它們會(huì)繼續(xù)“鉆”進(jìn)纖維內(nèi)部的空隙。纖維結(jié)構(gòu)越疏松（比如棉纖維的天然卷曲），染料越容易擴(kuò)散；合成纖維分子排列緊密（如滌綸的線性結(jié)構(gòu)），就需要升高溫度讓分子鏈“松開(kāi)”，給染料讓路。1染色過(guò)程的三幕“小戲”固著：染料與纖維“綁定”真正讓顏色穩(wěn)定的是這一步——染料與纖維通過(guò)不同作用力“手拉手”：物理吸附：靠分子間的范德華力（像磁鐵的弱吸引力），比如直接染料染棉，這種結(jié)合不夠牢固，容易被水沖掉；化學(xué)結(jié)合：通過(guò)共價(jià)鍵（像“超級(jí)膠水”）或離子鍵（正負(fù)電荷吸引），比如活性染料會(huì)與纖維素的羥基反應(yīng)生成共價(jià)鍵，這種結(jié)合非常牢固；機(jī)械固著：染料顆粒嵌入纖維空隙（如涂料染色），就像沙子卡在海綿里，洗多了也會(huì)掉。我曾用兩種染料染白棉布：一種是直接染料（物理吸附），一種是活性染料（化學(xué)結(jié)合）。洗5次后，直接染料的布明顯褪色，活性染料的幾乎沒(méi)變化——這就是固著方式的差異帶來(lái)的結(jié)果。2染色原理的“通俗版”總結(jié)簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，染色是染料分子通過(guò)“擴(kuò)散-吸附-固著”三步，與纖維形成不同強(qiáng)度的結(jié)合。就像交朋友：有的只是“點(diǎn)頭之交”（物理吸附），有的成了“生死之交”（化學(xué)結(jié)合），關(guān)系越鐵，顏色越穩(wěn)定。04深度延伸：顏色穩(wěn)定性的“破壞者與保護(hù)者”1哪些因素會(huì)“趕走”顏色？知道了染料怎么“住下”，還要明白它們?yōu)槭裁础半x開(kāi)”。顏色穩(wěn)定性指的是顏色在外界環(huán)境作用下保持原有狀態(tài)的能力，常見(jiàn)的“破壞者”有：1哪些因素會(huì)“趕走”顏色？光照：染料的“褪色殺手”陽(yáng)光中的紫外線（尤其是波長(zhǎng)290-400nm的部分）能量很高，能打斷染料分子的化學(xué)鍵（比如偶氮基-N=N-）。你們有沒(méi)有注意過(guò)，陽(yáng)臺(tái)邊的窗簾容易發(fā)白？這就是紫外線讓染料分子“散架”了。天然染料（如靛藍(lán)）對(duì)光的穩(wěn)定性較好，而部分合成染料（如某些偶氮染料）容易光褪色。1哪些因素會(huì)“趕走”顏色？水：洗滌的“溫柔侵蝕”水不僅能溶解未固著的染料（所以新衣服第一次洗會(huì)“浮色”），還會(huì)讓纖維膨脹，松動(dòng)染料與纖維的結(jié)合。堿性洗滌劑（如肥皂）會(huì)破壞蛋白質(zhì)纖維（羊毛、蠶絲）與酸性染料的離子鍵，導(dǎo)致褪色；硬水中的鈣鎂離子可能與染料反應(yīng)生成沉淀，讓顏色變暗。1哪些因素會(huì)“趕走”顏色？溫度：“熱”帶來(lái)的雙重影響高溫能加速染色（比如滌綸需要130℃高壓染色），但也會(huì)加速褪色。比如深色衣物用熱水洗更容易掉色——高溫讓染料分子運(yùn)動(dòng)加劇，原本牢固的結(jié)合可能被“搖松”。1哪些因素會(huì)“趕走”顏色？氧化劑：漂白劑的“強(qiáng)力破壞”84消毒液、漂白粉中的次氯酸鈉（NaClO）是強(qiáng)氧化劑，能氧化染料分子的共軛結(jié)構(gòu)（這是顏色的來(lái)源）。去年有學(xué)生用84消毒液泡彩色襪子，結(jié)果襪子變成了“花白板”——氧化劑直接“摧毀”了染料的呈色基團(tuán)。2如何讓顏色“長(zhǎng)住”？實(shí)用保護(hù)策略了解了破壞因素，我們就能針對(duì)性保護(hù)顏色。這里有幾個(gè)生活小妙招，你們可以回家試試：洗滌技巧：新衣服先冷水浸泡（固色），分開(kāi)洗（深色與淺色），用中性洗滌劑（如洗衣液）；避免氧化劑：彩色衣物不用漂白劑，沾到84消毒液立刻用清水沖。溫度控制：棉麻衣物用30℃以下溫水洗，羊毛用冷水；光照防護(hù)：深色衣物反曬（讓染料層在內(nèi)部），窗簾選防曬涂層款；05實(shí)踐探索：“自制天然染料”小實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)用菠菜（含葉綠素）、紅莧菜（含甜菜紅素）自制天然染料，觀察不同纖維的染色效果及顏色穩(wěn)定性。2實(shí)驗(yàn)材料新鮮菠菜、紅莧菜、白棉布（棉纖維）、白絲綢（蛋白質(zhì)纖維）、白滌綸布（合成纖維）、鍋、紗布、夾子、白醋（固色劑）、清水。3實(shí)驗(yàn)步驟提取染料：菠菜/莧菜切碎，加500ml水煮沸10分鐘，紗布過(guò)濾取汁；01預(yù)處理纖維：棉布用1%純堿水（弱堿）泡10分鐘（打開(kāi)纖維素空隙），絲綢用1%醋酸水（弱酸）泡10分鐘（激活氨基），滌綸布不用預(yù)處理；02染色：將纖維浸入熱染液（70℃），攪拌15分鐘，取出晾干；03固色：染好的布浸入5%白醋水（pH4-5）5分鐘（幫助染料與纖維結(jié)合）；04穩(wěn)定性測(cè)試：取部分染布用清水浸泡30分鐘（測(cè)試耐洗性），部分在陽(yáng)光下暴曬2小時(shí)（測(cè)試耐光性）。054預(yù)期現(xiàn)象棉布：莧菜紅染色較深，菠菜綠偏黃（葉綠素易氧化）；01絲綢：莧菜紅更鮮艷（蛋白質(zhì)與甜菜紅素結(jié)合更好）；02滌綸：顏色最淺（分子結(jié)構(gòu)緊密，染料難進(jìn)入）；03暴曬后：菠菜綠布明顯褪色（葉綠素不耐光），莧菜紅布輕微褪色；04浸泡后：未固色的布水變淺紅/淺綠，固色后的布水顏色較淺。0506總結(jié)與升華：從科學(xué)原理到生活智慧總結(jié)與升華：從科學(xué)原理到生活智慧同學(xué)們，今天我們像偵探一樣，揭開(kāi)了染料的“染色密碼”：它通過(guò)擴(kuò)散、吸附、固著三步與纖維結(jié)合，結(jié)合方式?jīng)Q定了顏色是否牢固；又像守護(hù)者一樣，找到了光照、水、溫度、氧化劑這些“褪色兇手”，學(xué)會(huì)了保護(hù)顏色的方法。外婆那件藍(lán)布褂子能保持顏色，正是因?yàn)樗{(lán)草中的靛藍(lán)染料（天然吲哚類(lèi)染料）與棉纖維形成了較強(qiáng)的物理-化學(xué)結(jié)合，加上日常的“溫柔對(duì)待”（手洗、反曬）。這讓我想起科學(xué)課的意義——不僅是知道“為什么”，更是學(xué)會(huì)“怎么做”。希望你們今后看到彩