Реферат:Красители:природные, синтетические,"химический портрет",классификация,крашение волокон

Красителями являются соединения, способные поглощать световую энергию и преобразовывать ее в областях спектра, близких видимой области, самой. При нанесении на поверхности тел красители не меняют своих свойств.
Цвет красителей обусловлен поглощением определенной частилучей некоторой длины волны в видимой области спектра. В зависимости от длины волны вещество имеет следующие цвета:

[sms]

Длина волны, м Цвет красителя
435-480 Желтый
500-560 Пурпурный
580-595 Синий
730-760 Зелный

Способность ряда веществ окрашивать другие тела была замечена до давно. Этими веществами широко пользовались. Несмотря на то что большая часть красителей добывается искусственно, природные красит сегодняшнего дня не потеряли актуальности.
Искусство крашения имеет два основных периода развития: с глубокой древности до середины XIX в., когда был получен первый искусственный краситель, и с середины XIX в. до наших дней.

ПРИРОДНЫЕ КРАСИТЕЛИ

Одним из первых известных человеку красителей был пурпур. Добыть его бцло сложно, требовались дни изнурительного труда, в течение которых жизнь целовека нередко подвергалась опасности.
Наиболее значительные количества этого красителя добывали в древней стране Финикии, вблизи города Тира. Первое упоминание о получении там красителя относится к X в. до н. э. Пурпурный краситель получали из добываемых в водах Средиземного моря улиток иглянок. Сотни раз изо дня в день рабы ныряли на дно моря за улитками, другие рабы очищали их из раковин, растирали с солью и проделывали множество иных операций. Добытый краси¬тель поначалу был бесцветным, но со временем постепенно окислялся на воздухе, приобретая сначала лимонно - желтую, затем зеленую и наконец великолепную фиолетово-красную окраску. Не удивительно, что полученный таким образом пурпур был безумно дорогим - чтобы получить 1 г пурпура, требовалось переработать более 10 000 улиток!
Другим популярным в древности красителем был синий краситель индигоносных растений. Разумеется, методика его получения менее сложна и дорога, чем способ получения пурпура. Однако и индиго стоил очень дорого - его привозили из Индии, и масштабы его производства не могли удовлетворить всевозрастающие потребности европейцев.
Ализариновый красный, или ализарин, - краситель, получаемый в древности из корней растения марены. Для получения этого красителя высаживались огромные плантации марены, приносившие их владельцам немалый доход.
Появление синтетических красителей существенно изменило ситуацию на рынке красителей.

СИНТЕТИЧЕСКИЕ КРАСИТЕЛИ

Первый синтез красителей был осуществлен в первой половине XIX в. Ему предшествовал ряд важных достижений в области органического синтеза.
В период с 1826-го по 1841 г. четырьмя химиками независимо друг от друга был получен анилин. При этом Унфердорбен (1826), Фрицессе (1840) и Зинин (1841) получили его из индиго, а Рунге (1834) - из каменноугольной смолы. Первый в мире синтетический краситель был получен также Рунге из каменноугольной смолы. Это была розоловая кислота.
В 50-х гг. XIX в. из каменноугольной смолы получали довольно большое количество красителей, среди которых были фуксин, мовеин и др. Фуксин был получен в 1859 г. французом Вергэном. Первое получение мовеина в лабораторных условиях произошло ори довольно забавных обстоятельствах. 18-летний химик Перкин, работая во время каникул, пытался синтезировать хинин. Однако попытка оказалась неудачной, и неожиданно для юного эксперимента содержимое его пробирки окрасилось в яркийкрасновато-фиолетовый цвет - это был мовеин. Меньше года понадобилось юному предприимчивому - химику и его родителям, чтобы наладить производство этого красителя в масштабах собственного завода. Можно сказать, что именно Перкин является основоположником анилинокрасочный промышленности.
Секрет ализарина был раскрыт в 1868 г. немецкими учеными Гребе Либерманом. Вслед за ализарином последовали синтезы фталеиновых красителей ( например, синтез эозина Байером и Каро) и красителей антраценового ряда (синтезы Эмиля и Отто Фишеров).
К началу XX в. все ранее используемые природные красители были практически полностью вытеснены их синтетическими аналогами. При этом было синтезировано более 15 ООО красителей самых разных цветов и оттенков ; производство более 500 красителей имело промышленные масштабы.

«ХИМИЧЕСКИЙ ПОРТРЕТ» КРАСИТЕЛЕЙ

Многообразие оттенков синтезируемых красителей стало возможным только после того, как ученые разгадали связь между окраской соединения и его строением.
В молекуле красителя различают ядро (ароматическое кольцо или несколько конденсированных циклов) и хромофоры - группу или группы атомов, отвечаюших за цвет соединения. Как правило, это группы, в которых есть кратные связи:

Как правило ,наличие хромофора ещё не гарантирует окраску соединения. Окрашенная система - хромоген - представляет собой совокупность ядра и хромофора.Цвет системы зависит не только от того, какие элементы её составляют ,но и от того, в каком порядке они соединяются между собой.
Еще одной важной характеристикой красителя является его растворимость. Действительно, самым удобным способом окрашивания тканей или волокон является погружение их в раствор красителя. Молекулы красителя, взаимодействуя с волокном, придают ему соответствующую окраску. Получается, что тмолекулы красителя должны также взаимодействовать и с волокном. Для этих целей в состав молекул растворителя входят группы, называемые ауксохромами. Ауксохромы влияют и на растворимость красителя, и на его сродство к волокну; при этом на окраску красителя эти группы не влияют. В качестве ауксохромов в молекуле красителя, как правило, выступают сульфогруппа - SO₃Na, гидроксильная группа -ОН, аминогруппа -NH₂, замещенная аминогруппа -NRH, - NR₂, где R - углеводородный радикал.

Классификация красителей

Рассмотрим основные типы красителей .

Большую группу составляют т.н. анилиновые красители т.е. красители , синтезированные на основе анилина.Они относятся к классу азокрасителей .К этим красителям относятся уже упомянутый нами мовеин , анилиновый жёлтый , метиловый оранжевый и др.

Общая формула азокрасителей

R,R_1- ауксохромы.

Метиловый оранжевый

Трифенилметановые красители - это большая группа органических красителей, основу которых составляет трифенилметан:

Известным представителем этой группы красителей является фенолфталеин - индикатор, широко используемый в количественном анализе:

В промышленности фенолфталеин получают из фталевого ангидрида, который, в свою очередь, получают окислением нафталина - конденсированного циклического соединения, получаемого при перегонке каменноугольной смолы:

Фенолфталеин в качестве красителя не используется, т. к. меняет свою окраску в зависимости от кислотности среды. Поэтому он преимущественно используется в качестве индикатора. Также фенолфталеин нашел применение как слабительное.
Краситель флуоресцин получил свое название благодаря вызываемому им явлению флуоресценции. Раствор этого вещества в воде флуоресцирует, т.е. слабо светится, поскольку само вещество поглощает падающий свет, а затем излучает его. Длина волны испускаемого света больше длины волны поглощаемого.
Получают флуоресцин реакцией взаимодействия фталевого ангидрида и резорцина( 1,3 - дигидроксибензола):

Эозин - краситель, водный раствор который имеет яркую розовую окраску. Эозин также относится к трифенилметановым красителям и имеет следующую формулу:

Получают эозин бромированием флуоресцина.

И эозин, и флуоресцин применяют в аналитической химии для анализа органических соединений. Кроме того, эозин является популярным красителем для тканей различных сортов , широко используется в кондитерской промышленности для окрашивания сладостей и в биологии для получения меченых микробов.

                                          КРАШЕНИЕ ВОЛОКОН
  Далеко не все окрашенные вещества можно использовать в качестве красителей. Как правило, красителями называют вещества, способные окрашивать текстильные волокна или другие объекты, а также растворяться в них.
  Красители широко применяются в текстильной промышленности. Процесс окрашивания подчиняется жесткому требованию: метод крашения должен строго соответствовать типу выбранного красителя и химической природе окрашиваемого волокна.
  Рассмотрим основные типы текстильных волокон и методы крашения для них. Но сначала укажем общее для всех методов: краситель фиксируется на волокне (связывается с поверхностью волокна) благодаря образованию между ними связей различной природы. Тип связей зависит от типа красителя и волокна.
  Волокна растительного происхождения (хлопок, лен и др.) способны окрашиваться, адсорбируя краситель на своей поверхности. Поскольку состоят эти волокна из целлюлозы, то они имеют нейтральный характер. Чтобы произошло их окрашивание красителями, к примеру, основной природы, следует нанести на поверхность волокна связующее вещество кислотного характера.
 Волокна животного происхождения (шерсть и шелк) окрашиваются в результате электростатического притяжения между волокном и красителем. Волокна данного типа обладают амфотерными свойствами, поэтому способны окачиваться красителями как основной, так и кислотной природы.
  Окрашивание синтетических волокон не имеет общего принципа и целиком зависит от природы волокна. Например, полиэфирные волокна можно окрашивать красителями только нейтральной природы, потому что и сами они нейтральны.   Кислотные красители подходят для окрашивания полиамидных волокон,а основные - для полиакрилонитрильных.
  В зависимости от химических процессов, сопровождающих крашение,различают следующие виды красителей:
• кислотные - содержат кислотную группу (HS0₃- или реже -СООН)или  фенольную ОН-группу; в растворе диссоциируют как кислоты (с образованием  катиона и аниона кислотного остатка). Применяются для окрашивания волокон ' животного происхождения и полиамидных волокон;
• основные - содержат аминогруппу, в растворе ведут себя как : Используются для окрашивания волокон животного и растительно хождения, а также полиакрилонитрильного волокна;
• проявляемые - образуются непосредственно на окрашиваемом ' например, краситель анилиновый черный получают непосредственн шиваемом хлопчатобумажном волокне реакцией окисления анилина том калия в растворе серной кислоты. Данный метод крашения нел нять к шелку и шерсти, т. к. они неустойчивы к растворам щелочей;
• кубовые - группа нерастворимых в воде красителей, образующих растворимые в воде соли при восстановлении их в щелочной среде, Эти красители используются в основном для крашения волокон растительно хождения;
• протравные - способны закрепляться на волокне только после солями металлов (протравами). Принцип действия протрав заключ что они связываются с волокном и красителем и таким образом за последний. Применять протравные красители можно только для волом тельного или животного происхождения;
• активные - окрашивают волокна, вступая в химическое взаимодействие с ними.[/sms]