Лекция 5 2012

Лекция 5 Органические и неорганические красители и пигменты

На прошлой лекции рассматривали вопросы отражения, распространения и поглощения света веществами с макроскопической точки зрения. Цветность и фотореакции, в которых могут участвовать вещества, происходят в результате поглощения света молекулами.

При прохождении света сквозь вещество его интенсивность уменьшается. Поглощение света носит избирательный характер: свет разных длин волн поглощается по-разному. Поэтому большинство окружающих нас тел имеет «собственный» цвет. Из потока белого света тело поглощает лучи только определенных длин волн, остальные – отражаются, пропускаются или рассеиваются и могут восприниматься глазом. Наблюдаемая окраска тела – дополнительная к суммарной цветности лучей, поглощенных телом.

Полное изменение интенсивности света после его прохождения сквозь слой толщиной l:

,

где I₀ и I – интенсивности светового пучка при входе в слой и выходе из него, – коэффициент поглощения. Это соотношение называют законом Бугера-Ламберта. При распространении света в веществе его интенсивность падает по экспоненте.

Поглощение света растворами описывается законом Бугера-Ламберта-Бера :

,

где А – коэффициент пропорциональности, c – концентрация.

В Государственном образовательном стандарте высшего профессионального образования в области культуры и искусства 2003 г. и проекте нового федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению подготовки «дизайн» квалификации (степень) «Бакалавр» в Базовой части ООП (основной образовательной программы) вопрос «Органические и неорганические красители и пигменты» вместе с теорией света и цвета входит в число основных.

Органические красители являются такими окрашивающими веществами, которые однородно распределяются по окрашиваемой среде. Частицы пигментов являются конгломератами его молекул и распределяются по окрашиваемому пигменту неоднородно в том смысл5, что частицы пигмента состоят из различного количества частиц. С тех пор, как красители и пигменты стали использоваться для окрашивания различных веществ, органические соединения (те, в молекулах которых присутствуют атомы углерода) принято называть красителями, а неорганические – пигментами.

Есть разные способы классификации красителей. 1 – отражает исторический путь развития, второй разделяет красители в соответствии с присутствием в их молекулах тех или иных функциональных групп. а третий – по способам их использования . Последнее полезно для художников и колористов.

Классификация по методам применения: краситель и волокно могут взаимодействовать друг с другом с привлечением ионных сил (притяжение положительных и отрицательных зарядов, водородной связи (атом водорода, находящийся в химическом сродстве с атомом кислорода или азота, обладает сродством к соседним атомам кислорода или азота, сил Ван-дер Вальса (слабое вторичное взаимодействие, оьусловленное полярностью заряда в красителе и волокне) или активных ковадентных связей.

Красители: кислотные, например, сульфоаксидная группа –SO₃ –,

основные, как правило с аминогруппой R–NH₂ . Они сами прикрепляются к кислотным группам шерсти, кожи, шелка и акрилов, образуя солеподобную устойчивую связь. Они не могут окрашивать чистый хлопок, но окрашивают хлопковую целлюлозу, предварительно обработанную танином. Они обычно очень интенсивные (красные или оранжевые), но малоустойчивы к воздействию света.

Протравные красители образуются из соединений, не имеющих химического сродства с окрашиваемым волокном. Сначала на материал наносится протрава – соли , соли железа, меди, , соединения алюминия, маг7ия, кальция, бария и кислоты. Примером служит ализарин. Комплекс красителя с протравой часто называют красочным лаком. Цвет красителя зависит от способа травления. Выбор протравы- от сорта окрашиваемого материала.

Очень многие природные красители, используемые столетиями, применялись с протравой – марена, кошениль, красная смола, желтое дерево, персидские ягоды , кверцитрон – протравные красители.

Прямые красители – окрашивают волокно в горячем водном растворе вещества. Ими красят хлопковую целлюлозу. Шерсть и шелк – тоже, но нужны электролиты. Большинство прямых красителей получены синтетически, но есть и естественного происхождения, куркума и сафлор. За исключением куркумы, они светоустойчивы. Обычно они присоединяются посредством водородных связей, они не устойчивы к влаге.

Историческая классификация. Самый важный момент в 1856 г., когда Уильям Генри Перкин решил открыть новое средство для борьбы с малярией. До этого главным антималярийным препаратом считался хинин, который добывали из коры дерева. Но так как процесс его получения был очень трудоемким, получаемое средство оказывалось очень дорогим. Но вместо хинина он получал густую черную массу, похожую на деготь. Он решил провести опыты с этим дегтем и был очень удивлен, когда увидел, что после ряда опытов с бихроматом калия черное вещество превратилось в лиловое. Это был первый искусственный краситель – маувин, розовато-лилового цвета. торжествующий ученик, держащий в руках колбу с ярко-лиловой жидкостью! «Ну и что с этим делать?» – спросил его проф. Гофман. «Не знаю, – пожал плечами Перкин, – я не знаю и как покажусь домой. Я случайно капнул этим веществом на свою белую сорочку, и там теперь огромное лиловое пятно, которое не отстирывается». Дома ему, конечно, влетело от матери, а практичный отец, повертев сорочку, задумчиво сказал: «Все, сынок, на этом твоя учеба в колледже закончилась. Ты получил то, что способно принести деньги! Скажи только, этот краситель очень дорогой, если перевести на деньги?». Оказалось, что недорогой. А потому отец и старший брат купили участок земли в Гринфорд Грине недалеко от Лондона, на котором и построили первый не только в Англии, но и во всем мире завод по получению мовеина (так был назван краситель лилового цвета). Искусственные красители были намного дешевле натуральных, но вначале сильно уступали по качеству. В настоящее время многие синтетические красители значительно превосходят натуральные.

До этого времени красители были животного – тирский пурпур, кермес, кошениль, неочищенный шеллак и сепия. Тирский пурпур – дорогой, только короли и использование кем-то, кроме членов королевской семьи, считалось преступлением. Для получения 1 гр. красителя требовалось 9000 живых моллюсков Murex. К 13 веку н.э – первые случаи использования.

Кермес – красный краситель, известен 4000 лет, самый древний, из насекомых, живущих на дубе кермес. 150 насекомых = 1 гр. красителя. Не дает насыщенных цветов,

Был вытеснен кошенилью в средние века. Кошениль использовалась в Мексике и Центральной Америке с давних времен. До нашей эры – роспись пирамид Теотиуакана. Эти два красителя чувствительны к воздействию света, особенно на материале и в акварели.Сепия сине-черные чернила из каракатиц.

Растительного происхождения – 2000 назад – индиго. растение, качество и цвет различаются.

Марена- корня растения марены – турецкий красный – с протравой.красные мундиры английской армии.

Красное дерево при травле хромом – красно-коричневый, при травле глиноземом – ал. два, о – синий и красный. Красное дерево и бразильское дерево популярны в 1000- 1400 гг. Кверцитрон – США, черный дуб. Дает желтый, оранжевый, желто-зеленый цвет. Вельд – самый древний желтый краситель, более устойчив к цвету, чем кверцитрон.

Катеху – коричневый, куркума – желтый и синевато-красный.

В 1859 Вергин получил фуксин, Жирар и Де Лэр в 1860 – синий розанилин.. В 1878 г. – пунцовый краситель, вытеснивший кошениль.

Тысячи красителей Международный справочник COLOUR INDEX в Англии обществом красильщиков с 1924г., дополняется и переиздается.

4