Boje

Iz Wikipedije, slobodne enciklopedije

Idi na navigaciju Idi na pretragu
Sušenje prediva nakon bojenja

Boje su hemijska jedinjenja koja imaju sposobnost da intenzivno apsorbuju i transformišu energiju elektromagnetnog zračenja u vidljivom i bliskom ultraljubičastom i infracrvenom delu spektra i koriste se za prenošenje te sposobnosti na druga tela. Izraz "boja" duguje svoje porijeklo AE Porai-Koshitsu [1] [2] i on ga je uveo u naučnu terminologiju 1908. godine.

Posebnost boje je sposobnost, zbog kapilarnih i difuzijskih procesa, da impregnira obojeni materijal (na primjer, tekstil, papir, krzno, kosu, kožu, drvo, hranu - boje za hranu ) - i daje boju u cijelom volumenu. , fiksiranje na ovaj ili onaj način na aktivne centre.

Izrazi "bojilo" i " pigment ", iako se često koriste naizmjenično, označavaju jasno različite koncepte. Boje su rastvorljive u medijumu za bojenje (rastvaraču), a pigmenti su nerastvorljivi. U procesu bojenja, boje prodiru u materijal i stvaraju više ili manje jaku vezu s vlaknima; kada se koriste pigmenti, veza sa materijalom koji se farba daje vezivo, a ne pigmenti. U bojama su sredstva za formiranje boje (u ovom slučaju pigmenti) u vezivu (ulje za sušenje, nitroceluloza itd.), a svojstva boje (osim boje) više ovise o vezivu nego o pigmentu. . Boje su obično organske; pigmenti su većinom fini prahovi neorganskih supstanci, često oksidnih spojeva.

istorija

Čak iu davna vremena ljudi su koristili boje za bojenje odjeće i kućnih predmeta. Bojanje tekstila datira iz doba neolita . Ljudi su vekovima koristili skupe i retke biljne ili životinjske sirovine za bojenje. Proces dobijanja takvih boja bio je veoma naporan i dug i, naravno, boje su u davna vremena bile vrijedan luksuzni predmet. Na primjer, čuvena antička ljubičasta iskopana je iz žlijezda grimiznog puža. Bilo je potrebno oko 10.000 puževa da se dobije nešto više od jednog grama boje. Žuta boja u Grčkoj, Rimu i na istoku dobijala se od šafrana. Crvena boja je iz korijena biljke madder, a grimizna boja Carmine (Cochineal) dobivena je iz osušenih tijela ženke karminske bube, insekta koji parazitira na biljkama iz porodice kaktusa. Biljni izvori boja bili su drvo, korijenje, bobice, lišće. Ali u 19. stoljeću prirodne boje su potpuno prestale zadovoljavati potrebe tekstilne industrije koja se intenzivno razvija. Pravi proboj bila je proizvodnja anilinskih boja.

Značajan doprinos razvoju industrije anilinskih boja, koja je zamijenila oskudne i skupe prirodne sirovine, bilo je otkriće ruskog hemičara , profesora na Kazanskom univerzitetu N.N.Zinjina . Godine 1842. Zinin je prvi reducirao nitrobenzen u anilin . [3] Njegovo otkriće omogućilo je dobivanje anilina u industrijskim razmjerima.

Godine 1856. engleski organski hemičar William Perkin i poljski hemičar J. Nathanson su nezavisno dobili sintetičke boje na bazi anilina. Perkin je, oksidirajući tehnički anilin smjesom hroma, dobio ljubičastu supstancu - mauvein , a Natanson je zagrijavanjem anilina bezvodnim kalajnim hloridom sintetizirao jarko crvenu boju fuksin . Godine 1869. njemački hemičari K. Grebe i K. T. Lieberman sintetizirali su crvenu boju - alizarin, koja se u davna vremena dobivala iz korijena mađine. Godine 1883. Adolf von Bayer je sintetizirao indigo iz dinitrofenildiacetilena. Do početka dvadesetog stoljeća sintetičke boje gotovo su u potpunosti zamijenile prirodne. Pojavili su se novi spojevi, broj sintetičkih boja do kraja dvadesetog stoljeća već je premašio 6500, od čega je oko 1500 boja proizvedeno u industrijskoj mjeri. [4]

Sintetičke boje i dalje se nazivaju anilin, iako je s gledišta kemije ovaj naziv odavno zastario.

Klasifikacija boja

Tehnolozi bojenja klasificiraju boje prema primjeni . Hemičari koji se bave sintezom (proizvodnjom) boja i proučavanjem odnosa između strukture i svojstava supstanci klasifikuju boje prema njihovoj hemijskoj strukturi . Budući da pojam "bojenje" ne pokriva sve metode davanja boje tekstilu i drugim materijalima, termin "bojenje" je prikladniji.

Klasifikacija boja prema njihovoj upotrebi za bojenje različitih vrsta vlakana

U tekstilnoj industriji boje se obično koriste u osam glavnih klasa. Boje prve četiri klase ( direktne ili supstantivne, sumporne , aktivne [5] i vat ) koriste se uglavnom za bojenje celuloznih vlakana, na primjer, pamuka i viskoze. Za bojenje vune i poliamida koriste se kisele i reaktivne boje, za bojenje poliamidnih i poliesterskih materijala koriste se i disperzne boje, za bojenje poliakrilonitrila koriste se kationske bazne boje. Za bojenje vune koriste se i kiselo-metalne kompleksne boje koje imaju veću postojanost boje i svjetlo.

Kratak opis klasa boja

Direktne boje daju najmanje postojanu boju na celuloznim vlaknima. To je zbog činjenice da se vezuju za vlakno slabim vodikovim i ionskim vezama. Ova vrsta veze se raspada čak i kada je izložena vodi ili rastvorima sapuna na 30-40 °C. Kako bi se povećala postojanost boje na mokre tretmane, tkanina obojena direktnim bojama tretira se otopinama specijalnih fiksatora - vodotopivih polimera, koji, kada su vezani za vlakno, sprječavaju odvajanje molekula boje od njega.

Veličina afiniteta direktnih boja za vlakna povezana je s veličinom i oblikom njihove molekule. Direktne molekule boje su komplanarne i vrlo dugačke. Osim toga, važna je i podudarnost udaljenosti između sulfo grupa u molekulu boje i hidroksi grupa susjednih jedinica celulozne makromolekule. Bojenje direktnim bojama se češće izvodi u serijskom procesu . Da bi se olakšalo dodavanje boja na celulozna vlakna, 1-2% sode pepela ( natrijum karbonat ) i 5-20% natrijum hlorida ( natrijum hlorida ) od mase obojenog materijala se unosi u kupku za bojenje.

Reaktivne (reaktivne) boje daju najtrajniju boju celuloznom vlaknu zbog stvaranja hemijske veze između vlakna i boje. Aktivna molekula boje sastoji se od hromofora , dijela koji boji daje boju, i aktivne grupe koja, pod uvjetima bojenja, reagira s hidroksilnom grupom celuloze. Međutim, tokom procesa bojenja, kao i tokom dugotrajnog skladištenja boje, neke od aktivnih grupa ulaze u kompetitivnu reakciju sa vlagom vode ili vazduha i hidroliziraju se , gubeći svoju hemijsku aktivnost. Dakle, da bi se postigla trajna boja, potrebno je ukloniti hidroliziranu boju iz vlakana na kraju bojenja kuhanjem u otopini surfaktanta . Hemijska struktura aktivne grupe određuje temperaturne uslove režima bojenja. Na primjer, triklorotriazinske boje boje celulozna vlakna na 20-30 °C, vinil sulfonske boje na 60 °C, a monoklorotriazinske boje na 80 °C. Molekule aktivne boje, za razliku od direktnih molekula boje, male su i kompaktne. Sadrže veliki broj sulfo grupa, što im daje visoku rastvorljivost u vodi (100 g/l) i prilično nizak afinitet za celulozna vlakna. Stoga je njihova upotreba u procesu šaržnog bojenja moguća samo uz visok sadržaj neutralnog elektrolita ( natrijum hlorida ) u kupelji za bojenje - do 70-80 g/l. S druge strane, aktivne boje se šire koriste u kontinuiranim metodama bojenja - podmetanje-valjanje (hladno), punjenje-parenje i punjenje-toplotno fiksiranje. Suština ovih metoda bojenja sastoji se u impregnaciji tkanine koncentriranom otopinom aktivne boje do potrebnog povećanja težine i hemijskom fiksiranju boje u prvom slučaju - održavanjem vlažne na sobnoj temperaturi određeno vrijeme, u drugom slučaju. dva slučaja - obradom pregrijanom parom ili vrućim zrakom. Nakon bojenja, tekstil također treba izložiti otopini surfaktanta kako bi se uklonila hidrolizirana boja.

Boje za kade su sljedeća klasa boja koje celuloznim vlaknima daju postojanu boju. Postojanost boje u ovom slučaju u početku je posljedica njihove nerastvorljivosti u vodi, zbog odsustva ionskih funkcionalnih grupa u molekulima. Da bi se bačve boje dobile rastvorljivost, potrebno je redukcijom u alkalnom mediju karbonilne grupe sadržane u njihovim molekulima pretvoriti u enolne . Enol oblici boja su leuko jedinjenja i imaju afinitet za celulozna vlakna. Nakon završetka procesa bojenja, leuko-jedinjenja bačvastih boja se oksidiraju u vlaknima do početnog nerastvorljivog oblika kinona . Neoksidirani dio boje uklanja se iz vlakna tretiranjem kipućom otopinom surfaktanta. Visoka čvrstoća bačvastih boja za mokre tretmane je takođe posledica značajne veličine njihovih molekula, a veoma dobra svetlosna postojanost povezana je sa policikličnom i aromatičnom prirodom njihove hemijske strukture.

Zbog činjenice da je proces bojenja bačvastim bojama veoma naporan zbog dodatne faze pretvaranja boje u rastvorljivi oblik, razvijeni su njihovi vodotopivi derivati, kubosoli ( SSSR ). Kubosoli su natrijeve soli kiselih sulfatnih estera bačvastih boja. Vrlo su topljivi u vodi i shodno tome imaju znatno manji afinitet prema celuloznim i proteinskim vlaknima. Ovo omogućava ujednačenije boje niskog do srednjeg intenziteta. Pod dejstvom kiselina i oksidansa, kubosoli na vlaknima se pretvaraju u nerastvorljivi oblik originalnih bačvastih boja.

Još jedna varijanta vodotopivih boja "badže" prirode, koje su zgodne za upotrebu , su kubogeni razvijeni u SSSR-u 1980-ih . Kubogeni su derivati aromatične karboksilne kiseline koji se pod dejstvom redukcionih agenasa, kao što je rongalit, pretvaraju u obojena policiklička jedinjenja nerastvorljiva u vodi. Ova transformacija se vrši direktno na vlaknu tokom bojenja i štampe. Dobijene boje grimiznog, crvenog, ljubičastog i plavog cvijeća imaju svjetlinu, čistoću tona i visoku otpornost na svjetlosne i vlažne tretmane na nivou najboljih banjskih boja.

Pri pečenju ili kuvanju nekih aromatičnih jedinjenja (amini, fenoli, nitrojedinjenja, toluidini) sa sumporom ili sa vodenim rastvorima natrijum sulfida nastaju sumporne boje . Sumporne boje su netopive u vodi, ali kada se redukuju natrijum sulfidom u alkalnom mediju, pretvaraju se u leuko-spojeve topive u vodi koji se mogu apsorbirati u celuloznim vlaknima. Na kraju procesa bojenja, leuko-spojevi sumpornih boja na vlaknima oksidiraju se atmosferskim kisikom kako bi se formirao početni netopivi oblik. Raspon boja sumpornih boja je ograničen, uglavnom na zagasito žute, narančaste, smeđe, plave, zelene i crne. Sumporne boje imaju visoku postojanost boje na mokre tretmane i na svjetlost. Pogodno za bojenje pamuka, rajona i PE/celuloznih vlakana, prediva i tkanina.

Kisele boje se koriste za bojenje proteinskih vlakana (vuna, prirodna svila), poliamida, kao i kože i papira. Vrlo su topljivi u vodi, jer sadrže sulfo- ili karboksilne grupe. Zbog prisustva amino i karboksilnih grupa u makromolekulama proteinskih vlakana, imaju amfoterna svojstva. U kiselom mediju, anjoni kiselih boja mogu se sorbirati na pozitivno nabijenim amino grupama vlakna uz stvaranje ionskih veza. Kisele boje, u zavisnosti od njihove hemijske strukture, imaju različitu sposobnost da izravnaju boje u uslovima bojenja. Sa povećanjem afiniteta boje prema vlaknima, smanjuje se njena difuziona sposobnost i povećava se otpornost boja na vlažne tretmane. Shodno tome, boje sa visokim afinitetom ispadaju slabo izravnavajuće, a one sa niskim afinitetom - dobro izravnavaju. Za postizanje ravnomjernih boja s kiselim bojama potrebno je u kupku za bojenje uvesti sredstva za izravnavanje.

Posljednjih desetljeća za bojenje vune češće se koriste kiseli metalne kompleksne boje. Među njima su najpopularniji kompleksi hroma (III) sastava 1:2, koji su stabilni u širokom rasponu pH i mogu bojati vunu i poliamid iz neutralne kupke. Kompleksi hroma (III) sastava 1:1 stabilni su samo pri niskom pH i mogu se koristiti za bojenje vune iz kiselih kupki, što negativno utiče na njena svojstva. Kada se ion metala unese u molekul boje, boja se produbljuje (batohromski pomak) i boja postaje bez sjaja. Poboljšava otpornost na svjetlost i oksidanse.

Za bojenje vune koriste se i jedljive boje. Boje za nanosenje su anionske boje rastvorljive u vodi koje se upijaju vlaknastim materijalom iz vodenih rastvora i fiksiraju uz pomoć takozvanih jedilica - metalnih jedinjenja sa oksidacionim stanjem +3 (obično Cr , rjeđe Fe , Al ) sa stvaranjem intenzivno obojenih intrakompleksnih spojeva otpornih na različite fizičko-hemijske utjecaje. Zbog upotrebe pretežno Cr spojeva kao jedilica, jedljive boje se često nazivaju hromnim. Najčešće se kao nagrizajuća sredstva koriste Na 2 Cr 2 O 7 • 2H 2 O ili K 2 Cr 2 O 7 . Proces bojenja ili hromiranja obično se izvodi nakon bojenja, ali ponekad za vrijeme ili prije bojenja. Trenutno, zbog povećanih zahtjeva za zaštitu okoliša, jedljive boje, zbog potrebe za pročišćavanjem otpadnih voda od soli teških metala, koriste se u ograničenoj mjeri i zamjenjuju se kiselim bojama koje sadrže metal.

Za bojenje hidrofobnih vlakana koriste se, na primjer, poliester, poliamid i acetat, ponekad poliakrilonitril, dispergirane boje. To su nejonske boje koje se koriste u obliku visoko dispergiranih vodenih suspenzija. Njihova topljivost u vodi, zbog odsustva sulfo- i karboksilnih grupa, ograničena je na nekoliko miligrama boje po litri. Molekuli dispergovane boje su male (molarna masa do 500). Ovo olakšava prodiranje boje kao rezultat difuzije u dubinu dovoljno čvrsto zbijenog sintetičkog vlakna da formira čvrstu otopinu u polimeru. Boja se u vlaknu drži van der Waalsovim silama ili vodoničnim vezama . Disperzne boje su jedina klasa boja pogodna za bojenje poliesterskih i acetatnih vlakana. Proces bojenja se izvodi u prisustvu 1-2 g/l nejonskog surfaktanta. Prema periodičnoj metodi, poliamidno vlakno se boji na 98-100 ° C, poliester - na 130 ° C pod pritiskom, zbog gušćeg pakiranja njegovih makromolekula. Устойчивость окрасок к мокрым обработкам дисперсными красителями на полиамидном волокне довольно низка, на полиэфирном волокне — напротив высокая. В соответствии с этим, например, при крашении смесей хлопок/полиамид используются прямые и дисперсные красители, если требования по прочности окраски не высоки. И, напротив, крашение смесей хлопок/полиэфир, в случае повышенных требований к устойчивости окраски, выполняется активными и дисперсными красителями.

Для крашения полиакрилонитрильного волокна (ПАН-волокна) и некоторых других волокон, содержащих группы СООН или SO 3 H применяются катионные красители . Они представляют собой соли окрашенных органических катионов с неокрашенными анионами минеральной или карбоновой кислоты . Крашение ПАН-волокон катионными красителями ведут при постепенном нагревании (около 1,5 ч) красильной ванны до температуры, близкой к кипению. Скорость выбирания различных катионных красителей из ванны волокном неодинакова. В случае смесового крашения подбирают красители с близкими значениями этой величины. Наибольшее применение приобрёл непрерывный способ крашения в геле, когда в производстве ПАН-волокон свежеполученные нити («мокрый жгут») в течение нескольких секунд пропускают через красильную ванну при температуре около 50 °С, непрерывно пополняемую раствором красителя. Такая скорость крашения возможна благодаря тому, что волокно находится в гелеобразном, рыхлом состоянии, и раствор красителя свободно проникает в его поры. Окраски на ПАН-волокнах, получаемые с помощью катионных красителей, по сочетанию яркости с устойчивостью к свету и другим воздействиям превосходят окраски, получаемые остальными классами красителей на любых других волокнах. Некоторые катионные красители применяют для окраски кожи, входят в состав чернил и чернильных паст.

Жирорастворимые красители — синтетические красители, хорошо растворимые в неполярных и малополярных органических растворителях. Не растворимы в воде, что обусловлено отсутствием в их молекулах полярных групп: сульфо- и карбоксильных (также как у дисперсных). Жирорастворимые красители применяют для окрашивания пластмасс, бензинов, искусственных кож, резины, технических. жиров, масел, восков, материалов бытовой химии (мастик, лаков, обувных кремов и другого). Также окрашивают кондитерские изделия, косметические товары.

Ацетонорастворимые красители , синтетические красители, хорошо растворимые в полярных органических растворителях, в том числе в ацетоне. Представляют собой комплексы анионного типа Со или Сr 1:2 с моноазокрасителями. Порошкообразные ацетонорастворимые красители применяют: для крашения в массе химических волокон (например, ацетатных, поливинилхлоридных), формуемых из ацетоновых растворов, а также пластмасс на основе полимеров и сополимеров винилхлорида, феноло-формальдегидных, полиэфирных и эпоксидных смол; в производстве цветных нитролаков, используемых в полиграфической, мебельной, кожевенной и других отраслях промышленности. Жидкие ацетонорастворимые красители, представляющие собой растворы красителей в смесях органических растворителей, применяют для поверхностного крашения и отделки натуральной кожи. Ацетонорастворимые красители в виде тонкодисперсных порошков применяют для крашения полиамидных волокон и меха.

Спирторастворимые красители — синтетические красители, растворимые в этаноле и других средах, близких к нему по растворяющей способности. К спирторастворимым красителям относятся некоторые металлсодержащие красители, индулины, нигрозины и другие красители, выпускаемые в виде солей с органическим катионом, способствующим растворимости. Применяют спирторастворимые красители для придания окраски нитролакам, пастам для шариковых ручек, некоторым пластмассам и другим веществам.

Отдельно стоят пигменты , хотя они могут быть близки к красителям по структуре и методам получения, но отличаются очень плохой растворимостью в окрашиваемой среде, поэтому они требуют измельчения до размера частиц не более нескольких микрометров. Красящая сила пигментов зависит от размера их частиц и резко возрастает с уменьшением среднего размера частиц дисперсии. Пигменты могут быть органическими и неорганическими.

Для окрашивания изделий из полимерных материалов чаще всего используются в виде суперконцентратов (см. суперконцентраты ).

Классификация красителей по химической структуре

Красители и пигменты имеют разнообразное строение. Однако свыше половины всех красителей можно классифицировать как азокрасители и антрахиноновые красители.

По природе хромофорных групп , можно выделить следующие группы красителей [6] :

Методы испытаний устойчивости окраски

Текстильные материалы, окрашенные красителями, с целью оценки устойчивости окраски подвергаются физико-химическим испытаниям. Испытания проводятся в интенсивности окраски, соответствующей стандартному тону (подбирается по шкалам стандартного тона) и оцениваются по шкалам синих и серых эталонов. Шкалы синих эталонов применяются для оценки светостойкости красителей. Шкалы серых эталонов используются для определения результатов остальных испытаний. Шкала синих эталонов представляет собой комплект из восьми полосок шерстяной ткани, окрашенных индивидуальными красителями с разной степенью устойчивости к свету. Шкала синих эталонов позволяет оценивать светостойкость красителей в баллах от 1 до 8, где 1 балл означает самую низкую светостойкость, а 8 баллов — высшую. Шкалы серых эталонов позволяют оценивать устойчивость окрасок в пределах от 1 до 5 баллов, из которых балл 1 означает низшую, а балл 5 — высшую степень устойчивости окраски. Шкала серых эталонов для определения изменений первоначальной окраски в результате испытаний — это 5 или 9 пар полосок нейтрального серого цвета. Обе полоски первой пары идентичны по цвету и контраст между ними равен нулю. Они означают устойчивость окраски в 5 баллов. Оценки от 4 до 1 балла представлены двумя полосками, одна из которых идентична полоскам в 5 балла, а другие более светлые с увеличивающейся контрастностью. Шкала для определения степени закрашивания белых материалов состоит из пяти или девяти пар полос, позволяющих оценивать закрашивание от 5 до 1 балла. Оценка в 5 баллов означает высшую степень устойчивости окраски и представлена двумя полосками белого цвета, контраст между которыми равен нулю. Оценки от 4 до 1 балла представлены в виде двух полосок, одна из которых белого цвета, идентичная полоскам в 5 баллов, вторые полоски — серого цвета с увеличивающейся контрастностью. Для испытаний приготовляют рабочую пробу. Из подлежащих испытанию ткани или трикотажа вырезают пробу 10х4 см, помещают её между двумя смежными тканями, одна из которых из того же материала, что испытуемая проба, а другая — из волокна, указанного в конкретном методе испытаний и прошивают намёточным швом. ГОСТ 9733-0.83. Наиболее важными испытаниями являются следующие.

Испытания устойчивости к свету в условиях искусственного освещения . Метод основан на воздействии света ксеноновой лампы в определённых условиях на испытуемые окрашенные образцы вместе с восемью синими эталонами. ГОСТ 9733-3.83.

Испытания устойчивости к дневному свету . Пробу вместе с синими эталонами подвергают при определённых условиях воздействию дневного света. Устойчивость окраски оценивают путём сравнения изменения окраски пробы с изменением окраски синих эталонов. ГОСТ 9733-1-91. Краситель относят к светопрочным при светостойкости выше 4-х баллов, в противном случае краситель относят к не светопрочным.

Испытания устойчивости к дистиллированной воде . Метод основан на погружении испытуемых проб вместе с пробами неокрашенных тканей в дистиллированную воду и выдерживании их при определённом давлении, температуре и времени в аппарате для испытаний. ГОСТ 9733.5-83.

Испытания устойчивости к «поту» . Методы основаны на обработке испытуемой пробы вместе с пробами неокрашенных смежных тканей растворами, содержащими гистидин с поваренной солью или поваренную соль при определённых условиях. ГОСТ 9733-6.83.

Испытания устойчивости к стиркам . Метод основан на механическом перемешивании рабочей пробы вместе со смежными тканями в стиральных растворах при определённых температуре и времени. ГОСТ 9733.4-83.

Испытания устойчивости к трению . Метод основан на закрашивании сухой или мокрой ткани при трении о сухой испытуемый образец. ГОСТ 9733.27-83.

Испытания устойчивости к глажению . Метод основан на воздействии определённых температуры, давления и времени на окрашенную пробу в условиях сухого глажения, глажения с запариванием и влажного глажения. ГОСТ 9733.7-83.

Испытания устойчивости к органическим растворителям . Метод основан на обработке испытуемой рабочей составной пробы органическим растворителем, применяемым при химической чистке. ГОСТ 9733-13.83.

Теория цветности

В 1876 году О. Витт сформулировал хромофорно-ауксохромную теорию цветности, согласно которой красители состоят из ненасыщенных функциональных групп ( хромофоров ) и солеобразующих групп ( ауксохромов ), причём последние усиливают окраску и придают молекуле способность окрашивать. Типичными хромофорами являются этиленовая -СН=СН-, карбонильная >С=О, азо -N=N-, нитро -NO 2 , нитрозо -N=O группы, а гидрокси -ОН, амино -NH 2 и меркапто -SH группы — ауксохромы. Хромофорно-ауксохромная теория хотя и внесла ощутимый вклад в развитие химии красителей, однако она рассматривала молекулу окрашенного вещества при взаимодействии со светом как нечто неизменное. Кроме того, согласно этой теории наличие окраски вещества сводится к присутствию хромофорных и ауксохромных групп. Остальная часть молекулы рассматривается как пассивный носитель этих групп.

Согласно современной электронной теории цветности органических соединений, разработанной в трудах В. А. Измаильского (с 1913 года), Адамса, Розенштейна (1914 года), Льюиса (1916 года), Дилтея, Визингера (1928 года) и других учёных, способность поглощать свет определяется наличием достаточно длинной цепочки сопряжённых двойных связей и присоединённых к ней электронодонорных (поставляющих электроны) и электроноакцепторных (принимающих электроны) заместителей. Цвет красителя зависит от энергии возбуждения, необходимой для перевода молекулы из основного состояния в возбуждённое. Вещество становится визуально окрашенным, если оно поглощает порции энергии от 158 до 300 КДж/моль.

В молекулах насыщенных углеводородов имеются только связи С-Н и С-С. Такие молекулы переходят в возбуждённое состояние от порции энергии более 800 КДж/моль, которая соответствует дальней ультрафиолетовой части спектра. По этой причине они бесцветны. В молекулах ненасыщенных углеводородов электроны, образующие двойные связи более делокализованы, так как испытывают меньшее притягивающее действие со стороны атомных ядер, и в этом случае энергия возбуждения таких молекул оказывается меньше. В молекулах с сопряжёнными двойными связями образуется единое электронное облако, степень делокализации электронов увеличивается, и энергия возбуждения молекулы снижается. По мере удлинения сопряжённой цепочки связей для перехода молекулы в возбуждённое состояние требуется всё меньше энергии, и поглощение смещается в длинноволновую область.

В химии красителей большую роль играют ароматические и гетероциклические соединения с замкнутыми системами сопряжённых двойных связей. Здесь облака электронов перекрываются и образуют единое электронное облако, в результате влияния которого также снижается энергия возбуждения молекулы, и поглощение света переходит в более длинноволновую область. Возникает окраска. Введение в молекулу с сопряженными двойными связями поляризующих заместителей (электронодонорных и электроноакцепторных) приводит к смещению электронов, к появлению на концах молекулы положительного и отрицательного зарядов. Электронодонорные заместители отдают свои электроны в сопряжённую систему, а электроноакцепторные притягивают на себя электроны сопряжённой системы, и создают их постоянное смещение. В результате и в первом и во втором случае энергия возбуждения уменьшается, и поглощение света перемещается в длинноволновую область.

Свой вклад в изменение цвета красителей вносит также ионизация их молекул в щелочной или в кислой среде, а также комплексообразование металлами.

Цветовой индекс

CI ( color index number ) — цветовой индекс или колор-индекс , международная система обозначения красителей. Многотомный справочник, созданный и обновляемый Британским обществом красильщиков и колористов (society of dyers and colorists, SDC), а также Американской ассоциацией химиков и колористов (american association of chemists and colorists, AATCC), издаётся с 1925 года. В настоящее время публикуется в интернете. Каждому химическому веществу, которое используется в качестве красителя, присваивается пятизначный номер строго в соответствии с «colour index generic names» и «colour index constitution numbers». Этот номер является уникальным для каждого красителя и пигмента.

Основная информация, которую содержит в себе С.І.:

  • тип красителя: прямые (direct), кислотные (acid), активные (reactive), основные (mordant), сернистые (sulfur), кубовые (vat), дисперсные (disperse), пигменты (pigment) и другие;
  • цвет: фиолетовый (violet), синий (blue), зеленый (green), жёлтый (yellow), оранжевый (orange), красный (red), коричневый (brown) и чёрный (black);
  • структурная формула;
  • метод получения.

Группируют номера CI в зависимости от химической структуры красителя. Например:

  • 11000-19999 — моноазокрасители;
  • 20000-29999 — бисазокрасители;
  • 58000-72999 — антрахиноновые красители;
  • 74000-74999 — фталоцианиновые красители;
  • 77000-77999 — неорганические пигменты.

Примеры:

  • «CI 17757 Reactive orange 16»;
  • «CI 35435 Direct black 22».

Источники

Литература

Примечания

  1. [www.xumuk.ru/encyklopedia/2150.html Красители синтетические].
  2. Красители. Словарь терминов .
  3. С.И.Вольфкович, А.П.Егоров, З.А.Роговин, Ю.П.Руденко, И.В.Шманенков, Д.А.Эпштейн. Общая химическая технология. — Москва, Ленинград: Госхимиздат, 1953. — С. 45. — Том I с.
  4. Е. В. Савинкина, Г. П. Логинова, С. С. Плоткин. История химии. Элективный курс.. — 2-ое. — Москва: Бином, 2012. — 200 с. — ISBN 978-5-9963-0966-5 .
  5. Примером таких красителей являются некоторые красители из группы винилсульфоновых красителей: активный голубой 2КТ , активный оранжевый ЖТ и триазиновых красителей: активный фиолетовый 4К , активный ярко-голубой К , активный ярко-голубой КХ , активный ярко-красный 6С .
  6. Stainsfile — Dye index (недоступная ссылка) . Дата обращения: 14 апреля 2008. Архивировано 16 апреля 2008 года.

Ссылки