食品は炭素を含んでいるため、焦げると黒くなります。炭素が加熱されると燃焼し、二酸化炭素ガスと黒色の燃焼炭素が形成されます。ただし、それだけではありません。すべての形態の炭素が黒色というわけではなく、焦げた食品の色も、構成原子の構成方法によって影響を受けます。
食品が過熱したり、本来よりも長くストーブの上に置かれたりすると、食品が黒くなるのを見たことがあるかもしれません。焦げた食べ物にその黒い色合いをもたらすものは何だろうと思ったことはありませんか?
ほぼすべての有機物における炭素の存在
食品だけでなく、ほとんどの有機物は炭素でできており、酸素、水素、窒素、リンなどを含む他のいくつかの元素も含まれています。したがって、食品を燃やすと、内部に存在する炭素が吸収されるため、通常は黒くなります。燃焼し、二酸化炭素ガスと黒色の燃焼炭素が形成されます。
これが、食物やその他の有機物の燃焼がどのように起こるかです。
これは簡単な説明であり、焦げた食べ物の黒い色、または焦げたときに黒くなる他のほとんどのものに関して、ほとんどの場所で読むことが期待できるものです.ただし、それだけではありません。
過熱と燃焼
まず、食品の燃焼について話しているとき、ここで「燃焼」が実際に何を意味するのかを確認したいと思います。それは、非常に高温で長時間燃焼することを意味するのか、それとも調理中にコンロで発生する偶発的なわずかな過熱を意味するのか? .
前者の場合、食品に含まれる (燃焼する) ほとんどすべてが分解、分解、蒸発し、わずかな微量金属とともに、燃焼した炭素 (黒色) が残ります。これが、本当に燃える場合に気付く理由です。 長い間食べ物を食べ続けると、全体の量が大幅に減少し、最初に食べ始めたときよりも著しく少なくなります.
食品を高温で燃焼させると、ほとんどの成分が崩壊して蒸発し、黒い残留物が残ります。 （写真提供：Pixabay）
一方、キッチンのコンロで誤って食べ物を焦がしただけの場合、食べ物は完全に分解して蒸発するほど十分に加熱されません。代わりに、カラメル化 (食品に炭水化物しか含まれていない場合) またはメイラード反応 (食品にアミノ酸が含まれている場合) を経ます。後者は、黄金色または黒色のいくつかの新しい化合物の形成により、茶色に変わります.カラメル化とメイラード褐変反応の詳細については、この記事を参照してください。なぜ砂糖は溶けると茶色に変わるのですか?
ナッツのような風味と茶色はカラメル化によるものです。 (写真提供:Vemeo)
すべての形態のカーボンが黒いわけではありません
ほとんどの有機物を燃やすと、黒色の木炭が形成されるため、すべての炭素は本質的に黒色であると簡単に推測できます。ただし、これは正しくありません。すべての形態の炭素が黒色というわけではありません。最良かつ最も古典的な例はダイヤモンドです。それは炭素だけでできていますが、黒とは正反対です – 透明で光沢があります!
グラファイト、グラフェン、バッキーボールなど、他の形態の炭素もあります。これらは炭素の同素体として知られています。
炭素の異なる同素体。 (写真提供:Michael Ströck (mstroeck) / Wikimedia Commons)
炭素原子には 4 つの価電子があります。上の画像でわかるように、ダイヤモンドのすべての炭素原子は他の 4 つの炭素原子に結合していますが、グラファイトではすべての炭素原子は 3 つだけに結合しています。したがって、結合形成に関与しない余分な電子は「非局在化」したままで、共有電子雲を介してすべての炭素原子間で共有されます。
炭素系物質の色
光線がどのように相互作用するかに基づいて、すべての色が決まります。光線が物体に当たると、反射、屈折、散乱、または吸収されることがあります。オブジェクトに吸収される (光の) 色は、オブジェクトの原子構造に完全に依存します。
ダイヤモンドが輝いているのは、その炭素原子が規則的で整然とした格子を形成しているためです。これが、ダイヤモンドが吸収する光の周波数が非常に少ない理由です。その結果、ダイヤモンドは可視スペクトルの光を吸収/散乱しません。したがって、透明で光沢があります。 (注: ダイヤモンドの輝きは、別の光学現象である内部全反射にも関係しています)。
一方、グラファイトのように、ダイヤモンドほど秩序だった構造を持たず、非局在化された自由電子を持つ物質を考えると、色付きの光を含むより広い範囲の周波数を吸収/散乱します。これにより、グラファイトはほとんどの色を目に反射しないため、特徴的な黒っぽい色合いになります。
黒色のグラファイト。 (写真提供:H. Zell / ウィキメディア・コモンズ)
炭素と焦げた食べ物
焦げた食べ物に炭素が含まれていることが明らかになりました。ただし、注目に値するのは、焼かれた食品のほとんどが非晶質炭素、グラファイト、およびその他のさまざまなランダムカーボンナノ構造であることです。これらの構造は、それらに当たるすべての可視光を吸収/散乱するため、焦げた食品やその他の完全に焦げた有機物に黒っぽい色を与えます.
そのため、燃えたものに黒い色を与えるのは、後に残ったものだけではなく、燃えた有機物の色を決定する上で主要な役割を果たしているため、その中の構成原子がどのように編成されているかも重要です.
