Матеріали для Нової української школи 1 клас - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити

Хімія - Золота колекція рефератів - 2018

ТАКІ РІЗНІ БАРВНИКИ

ВСТУП

Барвниками є сполуки, здатні поглинати світлову енергію й перетворювати її в областях спектра, близьких до видимої області, і в ній самій. При нанесенні на поверхні тіл барвники не змінюють своїх властивостей.

Колір барвників обумовлений поглинанням певної частини світлових променів деякої довжини хвилі у видимій області спектра. Залежно від довжини хвилі речовина має такі кольори:

Довжина хвилі, м

Колір барвника

435-480

500-560

580-595

730-760

жовтий

пурпурний

синій

зелений

Здатність ряду речовин забарвлювати інші тіла була помічена досить давно. Цими речовинами широко користувалися. Незважаючи нате що зараз більшість барвників видобуваються штучно, природні барвники до сьогодні не втратили актуальності.

Мистецтво фарбування має два основні періоди розвитку: з глибокої давнини до середини XIX ст., коли був отриманий перший штучний барвник, і з середини XIX ст. до наших днів.

ПРИРОДНІ БАРВНИКИ

Одним з перших відомих людині барвників був пурпур. Процес видобування його був складним і вимагав тривалої виснажливої праці, яка нерідко була небезпечною для життя людини.

Найбільшу кількість цього барвника добували в древній країні Фінікії, поблизу міста Тиру. Перше згадування про одержання там барвника належить до X в. до н. е. Пурпурний барвник одержували з равликів голчанок, які видобували у водах Середземного моря. Сотні разів день у день раби пірнали на дно моря за равликами, інші раби очищали їх з раковин, розтирали з сіллю й проробляли безліч інших операцій. Добутий барвник спочатку був безбарвним, але згодом поступово окиснювався на повітрі, набуваючи спочатку лимонно-жовтого, потім зеленого й нарешті чудового фіолетово-червоного забарвлення. Не дивно, що отриманий у такий спосіб пурпур був надзвичайно дорогим — щоб одержати 1 г пурпуру, потрібно було переробити більше 10 000 равликів!

Інший популярний у давнину барвник — це синій барвник індигоносних рослин. Зрозуміло, методика його одержання була менш складною й дорогою, ніж спосіб одержання пурпуру. Однак індиго також коштував дуже дорого — його привозили з Індії, і масштаби виробництва не могли задовольнити всезростаючі потреби європейців.

Алізариновий червоний, або алізарин, — барвник, одержуваний у давнину з коріння рослини марени. Для одержання цього барвника висаджувалися величезні плантації марени, які приносили їхнім власникам чималий прибуток.

Поява синтетичних барвників істотно змінила ситуацію на ринку барвників.

СИНТЕТИЧНІ БАРВНИКИ

Перший синтез барвників був здійснений у першій половині XIX ст. Йому передував ряд важливих досягнень в галузі органічного синтезу.

У період з 1826 по 1841 рр. чотирма хіміками незалежно один від одного був отриманий анілін. При цьому Унфердорбен (1826), Фріцессе(1840) і Зінін (184 Додержали його з індиго, а Рунге (1834) — з кам’яновугільної смоли. Перший у світі синтетичний барвник був отриманий також Рунге з кам'яновугільної смоли. Це була розолова кислота.

У 50-х рр. XIX ст. з кам’яновугільної смоли одержували досить велику кількість барвників, серед яких були фуксин, мовеїн та ін. Фуксин був одержаний 1859 р. французом Бергеном. Уперше мовеїн був одержаний в лабораторних умовах за досить забавних обставин. 18-літній хімік Перкін, працюючи під час канікул, намагався синтезувати хінін. Однак спроба виявилася невдалою, і зненацька вміст пробірки юного експериментатора забарвився в яскравий червонясто-фіолетовий колір — це був мовеїн. Менше року знадобилося юному заповзятливому хімікові та його батькам, щоб налагодити виробництво цього барвника в масштабах власного заводу. Можна сказати, що саме Перкін є основоположником анілінофарбової промисловості.

Секрет алізарину був розкритий 1868 р. німецькими вченими Гребе й Ліберманом. Услід за алізарином пішли синтези фталеїнових барвників (наприклад, синтез еозину Байєром і Каро) і барвників антраценового ряду (синтези Еміля й Отто Фішерів).

До початку XX ст. усі раніше використовувані природні барвники були практично повністю витиснуті їхніми синтетичними аналогами. При цьому було синтезовано більше 15 000 барвників найрізноманітніших кольорів і відтінків; виробництво більше 500 барвників мало промислові масштаби.

«ХІМІЧНИЙ ПОРТРЕТ» БАРВНИКІВ

Різноманіття відтінків синтезованих барвників стало можливим тільки після того, як учені розгадали зв’язок між забарвленням сполуки і її будовою.

У молекулі барвника розрізняють ядро (ароматичне кільце або кілька конденсованих циклів) і хромофори — групу або групи атомів, відповідальних за колір сполуки. Як правило, це групи, у яких є кратні зв’язки:

Як правило, наявність хромофора ще не гарантує забарвлення сполуки. Забарвлена система — хромоген — являє собою сукупність ядра й хромофора. Колір системи залежить не тільки від того, які елементи її складають, але й від того, у якому порядку вони з’єднуються між собою.

Ще однією важливою характеристикою барвника є його розчинність. Справді, найзручнішим способом забарвлення тканин або волокон є занурення їх у розчин барвника. Молекули барвника, взаємодіючи з волокном, надають йому відповідного забарвлення. Виходить, що молекули барвника повинні також взаємодіяти й з волокном. З цією метою до складу молекул розчинника входять групи, які називаються ауксохромами. Ауксохроми впливають і на розчинність барвника, і на його спорідненість за волокном; при цьому на забарвлення барвника ці групи не впливають. Ауксохромами у молекулі барвника, як правило, виступають сульфогрупа —SO3Na, гідроксильна група — ОН, аміногрупа — NH2, заміщена аміногрупа —NRH, — NR2, де R — вуглеводневий радикал.

КЛАСИФІКАЦІЯ БАРВНИКІВ

Розглянемо основні типи барвників.

Велику групу складають так звані анілінові барвники, тобто барвники, синтезовані на основі аніліну. Вони належать до класу азобарвників. До цих барвників належать вже згаданий нами мовеїн, аніліновий жовтий, метиловий жовтогарячий та ін.

Загальна формула азобарвників:

Описание: D:\Документи деканату\моя\ЖЕНЯ\2018\січень\2\media\image73.jpeg

Трифенілметанові барвники — це велика група органічних барвників, основу яких становить трифенілметан:

Описание: D:\Документи деканату\моя\ЖЕНЯ\2018\січень\2\media\image74.jpeg

Відомим представником цієї групи барвників є фенолфталеїн — індикатор, широко використовуваний у кількісному аналізі:

Описание: D:\Документи деканату\моя\ЖЕНЯ\2018\січень\2\media\image75.jpeg

У промисловості фенолфталеїн одержують із фталевого ангідриду, який, у свою чергу, одержують окиснюванням нафталіну — конденсованої циклічної сполуки, одержуваної при перегонці кам’яновугільної смоли:

Описание: D:\Документи деканату\моя\ЖЕНЯ\2018\січень\2\media\image76.jpeg

Фенолфталеїн як барвник не використовується, тому що змінює своє забарвлення залежно від кислотності середовища. Тому він переважно використовується як індикатор. Також фенолфталеїн отримав застосування як проносний засіб.

Барвник флуоресцин одержав свою назву завдяки явищу флуоресценції, яке він викликає. Розчин цієї речовини у воді флуоресціює, тобто слабко світиться, оскільки сама речовина поглинає падаюче світло, а потім випромінює його. Довжина хвилі випромінюваного світла більша від довжини хвилі поглиненої.

Одержують флуоресцин реакцією взаємодії фталевого ангідриду й резорцину (1,3-дигідроксибензолу):

Описание: D:\Документи деканату\моя\ЖЕНЯ\2018\січень\2\media\image77.jpeg

Еозин — барвник, водяний розчин якого має яскраве рожеве забарвлення. Еозин також належить до трифенилметанових барвників і має таку формулу:

Описание: D:\Документи деканату\моя\ЖЕНЯ\2018\січень\2\media\image78.jpeg

Одержують еозин бромуванням флуоресцину.

І еозин, і флуоресцин застосовують в аналітичній хімії для аналізу органічних сполук. Крім того, еозин є популярним барвником для тканин різних сортів, широко використовується в кондитерській промисловості для фарбування солодощів і в біології для одержання мічених мікробів.

ФАРБУВАННЯ ВОЛОКОН

Далеко не всі забарвлені речовини можна використовувати як барвники. Як правило, барвниками називають речовини, здатні забарвлювати текстильні волокна або інші об’єкти, а також розчинятися в них.

Барвники широко застосовуються в текстильній промисловості. Процес фарбування підкоряється такій вимозі: метод фарбування повинен чітко відповідати типу обраного барвника й хімічній природі фарбованого волокна.

Розглянемо основні типи текстильних волокон і методи фарбування для них. Але спочатку вкажемо спільне для всіх методів: барвник фіксується на волокні (зв'язується з поверхнею волокна) завдяки утворенню між ними зв’язків різної природи. Тип зв’язків залежить від типу барвника й волокна.

Волокна рослинного походження (бавовна, льон та ін.) здатні фарбувати, адсорбуючи барвник на своїй поверхні. Оскільки складаються ці волокна з целюлози, то вони мають нейтральний характер. Щоб відбулося їхнє забарвлення барвниками, наприклад, основної природи, слід нанести на поверхню волокна зв’язувальну речовину кислотного характеру.

Волокна тваринного походження (вовну й шовк) фарбуються в результаті електростатичного притягання між волокном і барвником. Волокна цього тину мають амфотерні властивості, тому здатні забарвлюватися барвниками як основної, так і кислотної природи.

Фарбування синтетичних волокон не має загального принципу й цілком залежить від природи волокна. Наприклад, поліефірні волокна можна фабувати барвниками тільки нейтральної природи, тому то й самі вони нейтральні. Кислотні барвники підходять для фарбування поліамідних волокон, а основні — для поліакрилонітрильних.

Залежно від хімічних процесів, що супроводжують фарбування, розрізняють такі види барвників:

— кислотні — містять кислотну групу (HSO3 — або рідше —СООН) або фенольну ОН-групу; у розчині дисоціюють як кислоти (з утворенням катіона й аніона кислотного залишку). Застосовуються для фарбування волокон тваринного походження й поліамідних волокон;

— основні — містять аміногрупу, у розчині поводяться як основи. Використовуються для фарбування волокон тваринного й рослинного походження, а також поліакрилонітрильного волокна;

— проявні — утворюються безпосередньо на фарбованому матеріалі; наприклад, барвник аніліновий чорний одержують безпосередньо на бавовняному фарбованому волокні реакцією окиснювання аніліну біхроматом калію в розчині сірчаної кислоти. Цей метод фарбування не можна застосовувати до шовку й вовни, тому що вони нестійкі до розчинів лугів;

— кубові — група нерозчинних у воді барвників, що утворюють розчинні у воді солі при відновленні їх у лужному середовищі. Ці барвники використовуються в основному для фарбування волокон рослинного походження;

— протравні — здатні закріплюватися па волокні тільки після обробки солями металів (протравленнями). Принцип дії протравлень полягає в тому, що вони зв’язуються з волокном і барвником і в такий спосіб закріплюють останній. Застосовувати протравні барвники можна тільки для волокон рослинного або тваринного походження;

— активні — фарбують волокна, вступаючи в хімічну взаємодію з ними.









загрузка...

Віртуальна читальня освітніх матеріалів для студентів, вчителів, учнів та батьків.

Наш сайт не претендує на авторство розміщених матеріалів. Ми тільки конвертуємо у зручний формат матеріали з мережі Інтернет які знаходяться у відкритому доступі та надіслані нашими відвідувачами. Якщо ви являєтесь володарем авторського права на будь-який розміщений у нас матеріал і маєте намір видалити його зверніться для узгодження до адміністратора сайту.

Дозволяється копіювати матеріали з обов'язковим гіпертекстовим посилання на сайт, будьте вдячними ми затратили багато зусиль щоб привести інформацію у зручний вигляд.

© 2008-2019 Всі права на дизайн сайту належать С.Є.А.