市场上有一种神奇的杯子，从表面看与普通杯子没有区别，但是只要你往杯中倒入一定温度的水或饮料时，奇特的现象就会出现。原来黑色或白色的杯子上就会出现美丽的图案，当水变凉或变热时，杯子上的图案又会自动隐藏起来，这就是神奇的变色杯，又叫魔术杯。
变色杯不仅有独特的变色效果，而且可以根据自己的需要和喜好设置图案。很多人在杯身上印上自己的偶像、情侣的照片等，不仅有很好的观赏价值，还有着特殊的纪念意义。在感叹变色杯神奇的同时，你是否也想知道它变色的原理呢？
化学揭秘
变色杯的变色效果主要是由于在杯子的制作过程中添加了一种特殊的材料——热致变色材料。
这种特殊的材料在温度变化时，可以由原来的颜色变到另一种颜色。当温度恢复时，它又恢复到原来的颜色。在杯子的制作原料中加入了这些热致变色材料后，杯子就可以产生奇妙的颜色变化。
化学小贴士
1．热致变色材料
热致变色材料是指一些材料（化合物或混合物）在温度发生变化时会发生颜色变化。
这种材料具有热记忆功能，广泛应用于工业、纺织、军事、印刷、医疗保健、建筑、防伪标记、日用装饰、航空航天等各个领域。
2．热致变色材料的分类
从热力学角度，可分为不可逆和可逆热致变色材料两大类；按其热变色温度范围，又可分为低温型（低于℃）、中温型（～℃）和高温型（高于℃）；根据其在某一温度范围内的变色次数，则可分为单变色型（颜色由A→B）和多变色型（颜色由A→B→C）；从可逆热致变色材料的组成和性质来看，可分为无机类、有机类和液晶类三大类。
变色杯的变色是由变色材料和温度的高低决定的。目前，变色杯的变色材料都是可逆的热致变色材料。当杯子的温度低于或高于热敏材料的工作温度时，杯壁就会发生变化或恢复到原来的颜色。为什么在杯子的制作材料中加入了热致变色材料后若遇到温度变化，它们就会发生变化呢？发生变化的化学原理是怎样的呢？限于篇幅，我们仅向大家介绍无机可逆热致变色材料变色的原理。
引起无机可逆热致变色的原因有多种，但主要是由于以下原因引起的。
1．晶型转变机理
在一定的温度作用下物质晶格发生位移，由一种晶型转变为另一种晶型而导致颜色改变。当冷却到一定温度后又恢复到原来的晶型，颜色也随之复原。例如，四碘合汞酸铜（CuHgI4）与四碘合汞酸银（Ag2HgI4）两者受热后都会发生晶型变化，冷却后又恢复到原来晶型，颜色也随之复原。
2．分子结构改变
当含有结晶水的物质加热到一定温度时，失去结晶水，使分子结构发生变化，从而引起了颜色变化。冷却时，会重新吸收周围环境中的水汽，逐渐恢复到原来的颜色。例如，含有6个结晶水的氯化钴（CoCl2·6H2O），会发生如下反应。
3．分子间发生化学反应
有些热致变色材料是由于混合材料发生了氧化还原反应，使电子发生转移，而导致颜色发生变化。例如：铬酸根离子（CrO42-）在温度升高后，氧化能力增强，能够将二价铅离子（Pb2+）氧化成四价铅离子（Pb4+）。由于Pb4+和Pb2+之间发生了电荷转移，吸收波长较长的蓝紫光而显红色。温度越高，氧化产生的Pb4+越多，电荷转移所吸收的光量子越多，颜色越深。冷却时，Pb4+变得不稳定，重新氧化CrO42-的还原产物，变色温度为～℃。
4．配位几何构型变化
金属配合物（络合物）都是有一定的几何构型的，一些金属配合物在一定温度下，其自身的结构会发生变化，从而产生颜色的变化。大多数金属配合物的变色机理是配位几何构型变化，其变色主要是由电子跃迁引起的（由低能量的轨道跃迁到高能量的轨道）。例如，四氯铜双二乙基胺{[(C2H5)2NH2]2CuCl4}，当温度达到43℃时，它的几何结构会发生变化，颜色就会由绿色变为黄色，温度降低后，又恢复到原来的几何构型，颜色也恢复到绿色。
化学小贴士
物质产生颜色的原因如下。
光照在各种有色物体上，被照射的各种物体就要反射出不同的光，这种光反映到人的眼睛里，刺激了眼底的视神经，人就有了颜色的感觉。
有色物质本身不发光，因此在黑暗中是不可见的。
当光照射到有色物质上时，光被反射、透射，反射或透射的光作用于人眼，人就产生了颜色的感觉。
有色物质对各种波长光波的吸收不同，因而反射或透射的光波成分也不同，于是产生各种颜色。
了解了无机可逆热致变色材料变色的原理后，你可能会想这些化学药剂会不会漏出来？变色杯究竟是否安全呢？关于这一点，你大可放心。
变色杯制作工艺有两种：一种是在杯外壁上印有热致变色材料的图案，遇热变色；另一种是中空的（两层杯壁），中间装有热致变色材料的溶液，外层杯壁上有镂空图案，颜色的变化通过镂空的图案而显示出来。不管是哪种变色杯，热致变色材料都不会接触到嘴唇和杯内的水或饮料，所以长期使用不会对身体产生害处，你完全可以放心大胆地使用。
目前，除了遇热变色的魔术杯外，人们还制造了低温变色杯，只要冲入低温的饮料，杯身同样会出现美丽的图案。低温变色杯变色的原理与遇热变色杯的原理是一样的，只不过所用的热致变色材料不同。遇热变色杯里的热致变色材料在40℃以上会发生色变，而低温变色杯里的冷致变色材料在15℃以下就会发生色变。用不同的变色材料，我们可以制作感知不同温度的变色杯。
两种热致变色材料不仅可以单独使用，而且还可以同时使用。如有一种变色玻璃杯，在制作杯子时就将两种不同温度变色的材料同时涂在杯子上，根据温度不同，而出现颜色变化，更加能体现出变色杯的魔幻效果。杯子的表面上用不同的材料印有两面图案，两面都有黄色的图案，当倒入热水时，只要温度达到43℃，黄色的图案便逐渐地变成红色的图案；当倒入冰水时，图案便逐渐地变成蓝色的图案，非常有趣。
目前，热致变色材料已经被广泛地应用于工业、纺织、军事、印刷、医疗保健、建筑、防伪标记、日用装饰、航空航天等各个领域。例如，在一些对温度要求很高的化工行业，可以将热致变色材料喷涂在反应器的表面，当反应容器温度增高后，表面的涂料就会变色，这样可以提醒工作人员采取措施，避免事故发生。