酸驗型
将酸堿指示劑如酚钛溶液滴2滴于酸性溶液(如0.1M HCl)中,并利用毛刷沾酸性溶液将濾紙塗滿,待幹後再利用毛筆沾取堿性溶液(如0.5M NaOH)做為隐形墨水(無色透明),并在濾紙上寫字,則便會在白色濾紙上出現粉紅色字來。如改用其它常用的酸檢指示劑(如廣用指示劑)加于酸性(或堿性)溶液中,再用毛刷将其塗在濾紙上而呈現紅色(或藍色)紙張,待幹後用毛筆沾取堿性(或酸性)溶液在上述處理過的紅色濾紙(或藍色濾紙)上寫字,便會出現紅色底藍色字(或藍色底紅色字)來。其結果列于表一,而常用指示劑之顔色變化範圍列于表二。
表一 酸堿型隐形墨水之顔色變化
0.1M HCl加指示劑
0.1M NaOH加指示劑
酚钛(濾紙呈白色)
溴瑞香草藍(濾紙呈黃色)
廣用指示劑(濾紙呈紅色)
酚钛(濾紙呈紅色)
溴瑞香草藍(濾紙呈藍色)
廣用指示劑(濾紙呈藍色)
0.5M HCl
紅色底白色字
藍色底黃色字
藍色底紅色字
0.5M NaOH
白色底紅色字
黃色底藍色字
紅色底藍色字
表二 常用指示劑之顔色變化
指示劑
pH和顔色變化範圍
酚钛
8.2(無色)~10.0(紅色)
溴瑞香草藍
6.0(黃色)~7.6(藍色)
廣用指示劑
4 5 6 7 8 9 10
紅 橙 紅 綠 藍 靛 紫
沈澱型
利用兩種不同的化合物反應時會産生不溶性之有色沈澱物來配制成沈澱型隐形墨水,例如(1)由硝酸鉛或硝酸銀溶液與硫化铵溶液作用産生黑色的硫化鉛(PbS)或黑色的硫化銀(Ag2S)沈澱。(2)由硝酸鉛或硝酸銀溶液與碘化鉀溶液作用産生黃色的碘化鉛(PbI2)或黃色的碘化銀(AgI)沈澱。(3)由硝酸鉛或硝酸銀溶液與氯化鈉溶液作用産生白色的氯化鉛(PbCl2)或白色的氯化銀(AgCl)沈澱。前者(1)與(2)可在白色濾紙上呈現出黑色或黃色字體,而後者(3)可在預先染成黑色的濾紙上呈現白色字體來。其結果列于表三,其反應方程式如下:
Pb2+(aq)+S2-(aq)→PbS(s)黑色
2Ag+(aq)+S2-(aq)→Ag2S(s)黑色
Pb2+(aq)+2I-(aq)→PbI2(s)黃色
Ag+(aq)+I-(aq)→AgI(s)黃色
Pb2+(aq)+2Cl-(aq)→PbCl2(s)白色
Ag+(aq)+Cl-(aq)→AgCl(s)白色
表三 沈澱型隐形墨水之顔色變化
硫化铵溶液
(NH4)2S
(濾紙呈白色)
碘化鉀溶液
KI
(濾紙呈白色)
氯化鈉溶液
NaCl
(濾紙先染成黑色)
硝酸鉛溶液
Pb(NO3)2
白色底
黑色字
白色底
黃色字
黑色底
白色字
硝酸銀溶液
AgNO3
白色底
黑色字
白色底
黃色字
黑色底
白色字
錯離子型
由金屬陽離子和非金屬陰離子結合成有色的錯離子(Complex ion)來配制而成隐形墨水。例如(1)由氯化鐵溶液和硫氰酸鉀溶液作用形成紅色的硫氰酸鐵[Fe(SCN)2+]錯離子。(2)由可溶性澱粉溶液和碘液作用而形成深藍色的I3--Starch錯離子。(3)由氯化鐵或氯化亞鐵與亞鐵氰化鉀或鐵氰化鉀溶液作用皆分别形成深藍色錯化合物,其結果列于表四,其反應方程式如下:
Fe3+(aq)+SCN-(aq)→Fe(SCN)2+紅色
I3-(aq)+Starch→I3—Starch深藍色
4Fe3+(aq)+3Fe(CN)64-(aq)→Fe4[Fe(CN)6]3深藍色
3Fe2+(aq)+2Fe(CN)63-(aq)→Fe3[Fe(CN)6]2深藍色
表四 錯離子型之隐形墨水顔色變化
氯化鐵溶液
FeCl3
(濾紙呈淡棕色)
碘-碘化鉀溶液
(I3-)
(濾紙呈棕色)
氯化亞鐵溶液
FeCl2
(濾紙呈淡棕色)
硫氰酸鉀溶液
KSCN
棕色底
紅色字
可溶性澱粉溶液
Soluble starch
棕色底
深藍色字
亞鐵氰化鉀溶液
K4Fe(CN)6
淡棕色底
深藍色字
鐵氰化鉀溶液
K3Fe(CN)6
淡棕色底
深藍色字
氧化還原型
由氧化劑與還原劑作用時産生顔色變化(産生或消失)之現象而配制成隐形墨水。例如(1)由硫代硫酸鈉溶液與碘液作用時碘液的棕色會消失。(2)由過氧二硫酸鉀溶液将碘化鉀溶液中之碘離子氧化成碘分子而呈現棕色。(3)由草酸将紫紅色的過錳酸鉀溶液還原成無色的錳離子。其結果列于表五,其反應方程式如下:
I2+2S2O32-→2I-+S4O62-
棕色 無色
2I-+S2O82-→I2+2SO42-
無色 棕色
5C2O42-+2MnO4-+16H+→2Mn2++10CO2+8H2O
紫紅色 無色
表五 氧化還原型隐形墨水之顔色變化
碘酒
I2
(濾紙呈棕色)
碘化鉀溶液
KI
(濾紙呈白色)
過錳酸鉀溶液
KMnO4
(濾紙呈紫紅色)
硫代硫酸鈉溶液
Na2S2O3
(還原劑)
棕色底
白色字
紫紅色底
白色字
過氧二硫酸鉀溶液
K2S2O6
(氧化劑)
白色底
棕色字
草酸鈉溶液
Na2C2O4
(還原劑)
紫紅色底
白色字
傕化型
由于催化劑之催化作用而使化學反應發生而且産生明顯的顔色變化來配制的隐形墨水。例如(1)由二鉻酸鉀(K2Cr2O7)催化過氧化氫而分解成水和氧氣時,二鉻酸鉀先轉變成暗褐色的過氧二鉻酸鉀(K2Cr2O9),随後又會放出氧氣而回複為原來的二鉻酸鉀。(1)魯米諾(Lumionl)在堿性溶液和雙氧水存在下受到Fe3+或Fe2+等離子之催化而出現藍綠色光。因此若将二鉻酸鉀溶液處理在濾紙上,随後用毛筆沾取雙氧水在濾紙上寫字,則會出現暗褐色字體,但不久又會消失。若将赤血鹽[K3Fe(CN)6]、氯化鐵(FeCl3)或氯化亞鐵(FeCl2)溶液分别處理在濾紙上,然後在魯米諾之氫氧化鈉溶液中加入少許雙氧水,于暗室内在濾紙上寫字,則會出現藍綠色光之字迹,但不久又會消失。其結果列于表六。
表六 催化型隐形墨水之顔色變化
二鉻酸鉀溶液
K2Cr2O7
(濾紙呈橘紅色)
赤血鹽溶液
K3Fe(CN)6
(濾紙呈紅色)
氯化鐵溶液
FeCl3
(濾紙呈淡棕色)
氯化亞鐵溶液
FeCl2
(濾紙呈淡棕色)
雙氧水
(H2O2)
橘紅色底暗褐色字随後又消失
魯米諾之堿性溶液
(Lumionl/NaOH)
于暗室内呈現藍綠色光字,随後又消失于暗室内呈現藍綠色光字迹,但在光線下呈深棕色字迹于暗室内呈現藍綠色光字迹,但在光線下呈深棕色字迹
結論
上述所介紹的五種隐形墨水乃是分别由不同的化學藥品,如酸堿性溶液和指示劑,沈澱劑、氧化劑、還原劑、錯化劑或催化劑及發光劑等分别調配而成無色透明的溶液作為隐形墨水,而且必須分别在特殊藥品處理過之濾紙上來寫字,才會由于分别發生酸堿中和、産生沈澱、氧化還原、形成錯離子或錯化合物或催化作用等而出現各種不同顔色的字體,此乃為隐形墨水之秘密所在。
若将上述幾種隐形墨水加以混合,則便可同時針對不同藥品處理的濾紙寫出不同顔色的字體來,由此配制成一綜合型的隐形墨水。如将碘化鉀溶液、硫代硫酸鈉溶液及硫氰酸鉀溶液等混合成一綜合型的隐形墨水時,便可分别在硝酸鉛溶液、碘酒溶波及氯化鐵溶液等處理過的濾紙上寫出白底黃色字體(PbI2)、棕褐色底白色字(I-)及白色底紅色字[Fe(SCN)2+]來。