Теоретические аспекты химии красителей


Глава 1. Теоретические аспекты химии красителей



Скачать 245.5 Kb.
страница2/9
Дата10.01.2018
Размер245.5 Kb.
Название файлахимия красителей.doc
ТипРеферат
1   2   3   4   5   6   7   8   9
Глава 1. Теоретические аспекты химии красителей

1.1 Понятие красителей

Красители — химические соединения, обладающие способностью интенсивно поглощать и преобразовывать энергию электромагнитного излучения в видимой и в ближних ультрафиолетовой и инфракрасной областях спектра и применяемые для придания этой способности другим телам. Термин «краситель» своим происхождением обязан А. Е. Порай-Кошицу и было введено им в научную терминологию в 1908 году.

Отличительная особенность красителя — способность пропитывать окрашиваемый материал (например, текстиль, бумагу, мех, волосы, кожу, древесину, пищу — пищевые красители) — процессы диффузии и давать цвет по всему его объёму, фиксируясь тем или иным способом на активных центрах — процессы сорбции. [17, с. 142]

Термины «краситель» и «пигмент», хотя часто и используются как равнозначные, обозначают чётко различающиеся понятия. Красители растворимы в красильной среде (растворителе), а пигменты нерастворимы. В процессе окрашивания красители проникают внутрь материала и образуют более или менее прочную связь с волокнами; при использовании пигментов связь с окрашиваемым материалом обеспечивает связующее, а не пигменты. В краске красители находятся в связующем (олифе, нитроцеллюлозе и др.), и свойства краски зависят больше от связующего, чем от пигмента. Красители обычно — органические вещества; пигменты большей частью — мелкая дисперсия минералов.

Для изготовления окрашенных пластмасс и резины применяют органические красители двух классов - органические пигменты и растворимые красители.

Отечественная номенклатура органических красителей не всегда отражает их химическое строение. Часто в названии красителя указывают лишь его цвет и приводят букву характеризующую оттенок («Ж» – «желтоватый», «З» – «зеленоватый», «С» - «синеватый» усиление оттенка обозначают цифрой например 2К, 4Ж.

Полимерные материалы можно окрашивать органическими красителями в различные цвета, обладающие яркостью и чистотой тона. Высокая красящая способность позволяет вводить органические красители в полимерные материалы в небольших количествах (0,01-0,1 %) которые не вызывают изменения механических или электрических свойств готовых изделий.

 Строение открытого в 1856 г. Перкиным мовеина можно представить двумя мезо-мерными структурами (1, а и 1, б) в зависимости от положения положительного заряда. В формуле, как и во всех последующих формулах катионного типа, не показано строение аниона, так как оно не имеет большого значения для свойств красителя.



 

а) б)


Мовеин, хотя и открытый вслед за пикриновой и розоловой кислотами, по праву считается первым синтетическим красителем. Его промышленное производство было начато в Лондоне уже в 1857 г., тогда как пикриновая кислота (получена Вульфом окислением натурального индиго азотной кислотой), из-за высокой стоимости производства, и розоловая кислота (синтезирована Рунге окислением сырого фенола), из-за низких колористических показателей, таки остались «бедными родственниками мовеина без славы и богатства». Мовеин применяли для крашения хлопка по оловянной протраве, шерсти и главным образом шелка, о Именно на шелке наиболее полно проявлялись красота, живость и яркость его окраски. Он очаровал восторженных покупателей и сразу же стал необычайно популярным.Рассказывают (быль или легенда?), что само название красителя связано с первым появлением в магазинах Лондона шелков, окрашенных красителем Перкина: толпа покупателей на улицах была настолько велика, что затрудняла уличное движение, и лондонская полиция, пытаясь навести порядок, непрерывно подгоняла толпу: «проходите, проходите» (Move on, Move on).

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 -СООН, азо -N=N-, нитро -NO2, нитрозо -N=O группы, а гидрокси -ОН, амино -NH2 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. [10, с. 121]

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

C.I. (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.




Поделитесь с Вашими друзьями:
1   2   3   4   5   6   7   8   9


База данных защищена авторским правом ©coolnew.ru 2019
обратиться к администрации

    Главная страница
Контрольная работа
Курсовая работа
Теоретические основы
Лабораторная работа
Методические указания
Общая характеристика
Рабочая программа
Теоретические аспекты
Пояснительная записка
Практическая работа
Дипломная работа
Методические рекомендации
Федеральное государственное
История развития
Общие сведения
Учебное пособие
Основная часть
государственное бюджетное
Направление подготовки
Теоретическая часть
Физическая культура
Самостоятельная работа
История возникновения
Методическая разработка
Краткая характеристика
Практическое задание
квалификационная работа
Выпускная квалификационная
Гражданское право
Название дисциплины
бюджетное учреждение
государственное образовательное
образовательное бюджетное
Российская академия
Общие положения
теоретические основы
прохождении учебной
история возникновения
образовательная организация
Общая часть
Понятие сущность
Уголовное право
Современное состояние
Правовое регулирование
Финансовое право
Фамилия студента
Техническое задание
Методическое пособие
Финансовое планирование
Теория государства
Российская федерация