Soğukta renk değiştiren kimya. Rengin kimyasal özü
Termokromik boya modern malzeme, farklı sıcaklıkların etkisi altında rengi değiştirebilen olağandışı kaplamaların oluşturulduğu. Bu etki nedeniyle, ısıya duyarlı bileşikler, hediyelik eşya üretiminden araba boyamaya kadar çeşitli endüstrilerde geniş uygulama alanı bulmuştur.
Aktif maddenin özellikleri
Bileşimdeki aktif bileşen bir termokromik pigmenttir. Kaplamanın renk değişikliği ile birlikte ısıtma veya soğutmaya reaksiyonunu sağlayan kişidir. Sıcaklık dalgalanmalarının genliği 15–70 °C'dir.
Reaksiyonun başladığı değer, her bir özel bileşim için ayrıdır.
KATO_Katosha - Bukalemun saçı (PRAVANA VIVIDS Mood Color)
PRAVANA VIVIDS Mood Color, sıcaklığa bağlı olarak saçınızın rengini değiştiren dünyanın ilk pigmentidir. BU...
Termokromik pigmentler, malzemede, yağ bazlı, kauçuk bazlı veya akrilik bazlı boyalar gibi çeşitli çözeltilerle karıştırılmalarını sağlayan mikrokapsüller içine alınmış sıvı kristaller formunda bulunur. Aktif madde genellikle renklendirme maddesinin toplam kütlesinin %5 ila %30'unu oluşturur. para kaynağı; bu sayı istenen sonuca bağlıdır.
Termal boya çeşitleri
Termokromik bileşikler iki gruba ayrılır:
- depozitolu,
- geri alınamaz.
Birincisi, tersine çevrilebilir bir görsel efekt veren kaplamaları içerir, yani, sıcaklık normale döndüğünde gölgeyi değiştirebilir ve orijinal durumlarına geri dönebilirler. Bu "hile" birçok kez tekrarlanır.
İkinci durumda, boya bir kez renk değiştirir ve sonunda kaplama artık sıcağa veya soğuğa tepki vermez.
Kullanım alanları
Geri dönüş tipi termokromik mürekkepler, “tek kullanımlık” muadillerinden daha yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu malzemeler, araçlarını dış tasarım açısından orijinal yapmak isteyen araç sahipleri arasında yüksek popülerlik kazanmıştır.
araba örtüsü
Isıya duyarlı boya, araç bakımında deney yapmayı ve yaratıcı olmayı sevenler için bir nimettir. Herkes kendi elleriyle demir atı için yeni ve ilginç bir görüntü yaratabilir, çünkü renk değiştiren boya ile çalışmak zor değildir. Bir araba gövdesini boyamak için en iyi seçenek elbette bir boya püskürtücü olmasına rağmen, sıradan bir boya fırçası veya rulo ile bile uygulanabilir.
Termokromik malzeme sadece dekorun bir vurgusu olmakla kalmaz, aynı zamanda önemli bir pratik işleve de sahiptir: ısıtıldığında araba kaplaması beyazlaşırsa veya başka bir ışık gölgesi olursa, sıcak havalarda vücut güneş ışınlarını yansıtabilir ve yüzey araba daha az ısınır.
Karmaşık bir görsel efekt oluşturmak için aşağıdaki tekniği kullanabilirsiniz: farklı sıcaklık eşiklerine sahip bileşikler kullanarak arabayı birkaç kat termal boya ile boyayın. Nasıl açık evde eski boyadan duvar? Bir şablon kullanılarak yapılan veya elle uygulanan çizimlere “sihir” eklemek yardımcı olacaktır (eğer bir sanatçının eserleri varsa).
Sıcaklıkla renk değiştiren boyalar Tasarımı için ısıya duyarlı boyaların ustaca kullanıldığı araba, diğer arabaların akışında farkedilmeden gidemez!
Aracınızı dekore etme fırsatına sevinirken, termokromik boyanın da bazı dezavantajları olduğunu bilmelisiniz:
- düşük ışık direnci: araba gövdesinin kaplamasını ultraviyole radyasyonun zararlı etkilerinden korumak için, bir özel vernik tabakası uygulamanız ve otoparkı bir gölgelikle donatmanız gerekecektir (en iyi seçenek bir garajdır);
- mekanik hasar durumunda, makinenin tamamen yeniden boyanması gerekecektir;
- kalıcı bir renge sahip olmayan bir arabayı kaydetmede zorluklar;
- ısıya duyarlı boya- pahalı bir malzeme.
Renk değiştiren yemekler
Sıcak bir içecek içine girdiğinde yüzeyinde komik bir yazı veya çizimin göründüğü bir çay veya kahve kupası, unutulmaz bir hediyedir. Ortaya çıkan desenli bir meze tabağı, bir sofra düzeninde ilginç bir detaydır. Çizim için sıcaklıkla renk değiştiren boya?
Ve yulaf lapası veya süt çok sıcak olduğunda görsel bir sinyal veren çeşitli çocuk yemekleri, genç annelerin günlük yaşamlarında faydalı bir şeydir.
Önemli: termokromik boyalar toksik maddeler içermez ve bu malzemelerle boyanmış bulaşıklar sağlık için güvenlidir.
Giyim
Tekstil endüstrisi de sıcaklığa bağlı olarak renk değiştiren bileşimler kullanır. Yani vücuda giyilen düz bir tişört, modaya uygun bir baskı ile sizi şaşırtabilir ve kot pantolonlarda şık bir desen veya etiket görünecektir.
Hatıra Eşyası ve dekor öğeleri
Bu sektörde, termokromik malzemelerin kullanımı için alışılmadık derecede geniş bir kapsam açıktır: Noel oyuncakları ve çelenkler, diğer tatil gereçleri, orijinal lambalar ve şamdanlar, anahtarlıklar, hediye kırtasiye malzemeleri ve daha fazlası. Harika olan şey, birçok şeyin kendi ellerinizle yapılabilmesi ve boyanabilmesidir, örneğin, bir resim çizin veya “sırlı” bir panel oluşturun.
Basılı ürünler
Sıcak ellerin dokunuşundan “canlanan” kartvizitler, reklam kitapçıkları veya parfümü tanıtan dergiler (sayfayı ovalayın!), çocuk resimli kitaplar, kartpostallar - bunların tümü genellikle ısıya duyarlı bileşikler kullanılarak üretilir, çünkü renk paletleri oldukça zengin.
Genel olarak, herkes bu olağandışı malzemelerin günlük yaşamda kendi başına, hayal gücünü göstererek ve biraz çaba göstererek özgün bir kullanımını bulabilir.
Ek Bilgiler:
Termokromik boyanın sahip olduğu bir diğer avantaj ise fiyattır. Bu malzemenin özellikleri dikkate alındığında oldukça düşüktür (uzun bir süre için yeterli olan 25 gramlık bir kavanoz için 1500 ruble). Bu tür çözümler müşterileri çeker ve mükemmel bir reklam hareketidir.
- + 20 derecenin altında - maddeyi alkolsüz içecekler için kullanılacak bulaşıklara uygulamak için.
- + 29 ... + 31 derece - vücut ısısına maruz kaldığında (dokunulduğunda) rengi değişecek yüzeyler için uygundur. Bu efektin kullanımı reklamlarda, tişörtlerde, dergilerde ve kitapçıklarda yaygın olarak kullanılmaktadır.
- + 43 derecenin üzerinde - sıcak sıcaklıklarla etkileşime girecek ürünlere yönelik malzemeler (sıcak içecekler için yemekler). Bu durumda, renk değiştirme efekti sadece dekoratif değil, aynı zamanda bir uyarı işlevi de gerçekleştirir.
Kupa üzerine uygulama için +20 santigrat derecenin altında bariyerli termokromik boya kullanılır.
Genellikle termokromik pigmentler toksiktir ve yalnızca sınırlı bir ölçüde kullanılır, ancak The Unseen'in geliştiricileri, benzer ancak zararsız maddeleri bulup sentezleyerek bu sorundan kurtulmayı başardılar. Evde boya rengi nasıl değiştirilir? Sıcaklıktaki bir değişiklik, bu moleküllerin, soğurulan radyasyonun spektrumunu değiştirerek, şu veya bu uzamsal yapıyı almasına neden olur.
Kitteki özel boyaya bağlı olarak bu, farklı sıcaklıklarda olabilir. Örneğin, “soğuk” mavi ve beyaz, 15 ° C civarında ve “sıcak” kırmızı ve siyah - 31 ° C'de birbirine geçer.
Boker, renklerini farklı sıcaklık aralıklarında değiştiren birkaç boya geliştirmiştir. Geçiş noktaları, oda ve dış ortam sıcaklığı arasındaki geçişe veya insan vücudunun sıcaklığına karşılık gelir. Geliştirilen kompozisyonlar arasında sıcak havaya maruz kaldığında rengini kırmızıya çeviren siyah boya, siyahtan beyaza, gümüşten uçuk maviye, maviden beyaza ve siyahtan sarıya değişen boyalar bulunmaktadır.
Karmaşık bir görsel efekt oluşturmak için aşağıdaki tekniği kullanabilirsiniz: farklı sıcaklık eşiklerine sahip bileşikler kullanarak arabayı birkaç kat termal boya ile boyayın. Bir şablon kullanılarak yapılan veya elle uygulanan çizimlere “sihir” eklemek yardımcı olacaktır (eğer bir sanatçının eserleri varsa). Tasarımı için ısıya duyarlı boyaların ustaca kullanıldığı araba, diğer arabaların akışında farkedilmeden gidemez!
Ancak tanıtım videolarındaki ilk örnekler bile bu tür saç boyası kullanmanın etkisini hayal etmemizi sağlıyor. Bukleler - fön makinesinden gelen sıcaklığın etkisi altında, tonları koyu, neredeyse siyahtan hafif kırmızımsı bir ışıltıyla parlak kırmızıya ve hatta açık kırmızıya değiştirin.
Yeterince ilginç görünüyor. Ek olarak, boyanın yaratıcıları maksimum güvenliğini vaat ediyor: bugün satılan geleneksel saç boyalarından daha zararlı olmayacak.
Termokromik (ısıya duyarlı) boyalar gıda endüstrisinde çok popülerdir. Bu tür bir boya ile kaplanmış ve ürün üzerine yerleştirilmiş bir görsel, ürünün örneğin bir buzdolabında veya fırında istenilen sıcaklık rejimine ulaşıp ulaşmadığını tüketiciye bildirir. Termokromik boya ayrıca bira, alkollü içecek (şişe, etiket, çıkartma vb.) imalatçıları tarafından içeceğin soğuduğunu işaret ettiği yerlerde, seramik tabakların (bardak, bardak, tabak) imalatında kullanılır ve ayrıca kullanılır. içinde Çeşitli türler plastik PP, PVC, ABS, silikon kauçuk ve enjeksiyon kalıplama, ekstrüzyon, ofset, serigrafi, serigrafi, fleksografi için diğer şeffaf veya yarı saydam plastik malzemeler.
Hepimizin herhangi bir hilesi var. Birçoğumuz bir partide veya çocuklara gösteride arkadaşlarımızı şaşırtabilecek ve onları güldürebilecek birkaç basit sihir numarası biliyoruz. Bugün bir tür yapacağız kimyasal deney, bu da güzel bir odak noktası haline gelebilir.
Önce videoyu izleyelim:
Bu nedenle, mucize sıvımızı hazırlamak için eczaneye gitmeniz gerekebilir, ancak sizi temin ederiz - buna değer.
İhtiyacımız olacak:
- Aynı boyutta iki bardak;
- İki küçük bardak (plastikten yapılabilir);
- İçine ılık su dökeceğimiz bir kap;
- Karıştıracağımız bir kaşık;
- Patates veya mısır nişastası;
- Bir gram C vitamini;
- İyot tentürü;
- Hidrojen peroksit (%3);
- Tüm bileşenlerin daha doğru dozlanması için şırıngalar.
C vitamini tablet şeklinde ise, toz haline getirilmelidir. Öncelikle plastik bir bardağa bir gram vitamin eklememiz ve 60 ml ılık su eklememiz gerekiyor.
Bir sonraki adım, bir çay kaşığı nişastayı 150 ml'de karıştırarak sıvı nişasta hazırlamaktır. soğuk su. Ardından 150 ml sıcak su daha ekleyin ve iyice karıştırın.
İki özdeş bardak alıyoruz ve içlerine 60 ml ılık su döküyoruz.
İlk bardağa 5 ml tentür iyot ve 10-12 ml C vitamini içeren sıvı ekleyin. Vitaminli sıvıyı ekledikten sonra iyotun rengi tamamen değişecektir.
İkinci bardağa 15 ml hidrojen peroksit ve 7 ml sıvı nişasta ekleyin.
Hazırlık aşaması bitti, bu da odak noktasına geçebileceğiniz anlamına geliyor. Bardakları alıp sıvıyı birinden diğerine döküyoruz.
Bundan sonra, masaya bir bardak koyup beklememiz gerekiyor. Sıvı yakında rengini karanlığa çevirecektir. Kimyada bu deney iyot saati olarak bilinir. Deneyin özünü en erişilebilir şekilde ifade edersek, bunun iyodu koyu bir sıvıya dönüştüren nişasta ile bunu engelleyen C vitamini arasında bir tür yüzleşme olduğunu söyleyebiliriz. Sonunda vitamin tamamen tüketilir ve sıvı anında rengini değiştirir. Büyü işe yaradı. Bu arada koyu renkli bir sıvıya biraz daha C vitamini tozu eklerseniz sıvının rengi bir süre daha bozulacaktır.
Sıcak hava altında saç boyası renk değişiminin gerçek görüntüsü
Görünmeyen / Vimeo
Termokromik pigmentler, sıcaklığa bağlı olarak renk değiştiren maddeler veya madde karışımlarıdır. Birçok madde bu yeteneğe sahiptir, ancak bir kural olarak, renk değişimi çok yüksek sıcaklıklar gerektirir ve faz değişiklikleri veya kimyasal reaksiyonlarla ilişkilidir. Termokromik özelliklerin iyi ifade edildiği ve düşük sıcaklıklarda ortaya çıktığı birkaç madde sınıfı vardır. Onlar sayesinde mağazalarda, deseni sıcak su, termometreler ve hatta kumaşların etkisi altında değişen kupalar bulabilirsiniz.
Çoğu zaman, sıvı kristaller termokromlar olarak kullanılır - sıvı kümelenme durumuna rağmen molekülleri sütunlar veya tabakalar halinde sıralanan maddeler. Sıcaklık değişiklikleri, levhaların genişliği gibi yapıların boyutlarını etkiler. Bu, malzemelerin optik özelliklerine yansır. Termokromların ikinci sınıfı, kimyasal dönüşümler nedeniyle renklerini tersine çevirebilen organik boyalardır. Bu tür bileşiklerin bir örneği spiropyranlardır - moleküllerinin yapısında tek bir yerde birbirine bağlı iki atom halkası vardır. Ortamın sıcaklığı veya asitliği değiştiğinde, halkalar açılarak maddenin özelliklerini ve rengini büyük ölçüde değiştirebilir. Bununla birlikte, kural olarak, bu tür boyalar, kullanımlarını sınırlayan cilt için toksiktir.
Geliştirmenin yazarları ilham aldı sahne filmin kahramanlarının bir büyü yardımıyla saç rengini değiştirdiği "Büyücülük" filminden. Boyanın toksisitesini azaltmak için geliştiriciler polimerik bağlayıcılar kullandılar. Şirketin kurucusu Lauren Boker, "Bu kimyasalların zararlı etkilerini, zincir benzeri moleküllerin (polimerlerin) tahriş edici maddeyi sardığı 'polimer stabilizasyonu' adı verilen bir süreçle önleyebiliriz" diyor.
Boker, renklerini farklı sıcaklık aralıklarında değiştiren birkaç boya geliştirmiştir. Geçiş noktaları, oda ve dış ortam sıcaklığı arasındaki geçişe veya insan vücudunun sıcaklığına karşılık gelir. Geliştirilen kompozisyonlar arasında sıcak havaya maruz kaldığında rengini kırmızıya çeviren siyah boya, siyahtan beyaza, gümüşten uçuk maviye, maviden beyaza ve siyahtan sarıya değişen boyalar bulunmaktadır.
Dış etkilerin etkisi altında renk değiştiren başka pigment türleri de vardır. Örneğin, fotokromlar ışığın etkisi altında renk değiştirir, mekanokromlar - deformasyon sırasında, elektrokromik - elektrik akımının etkisi altında. Bilim adamları, bu maddeleri dekorasyon için kullanmanın yanı sıra, temel amaçlar için bileşiklerin dönüşümlerini de kullanırlar. Böylece, bir yıl önce, Almanya ve Japonya'dan kimyagerler, ışığın etkisi altında geri dönüşümlü olarak açılıp kapanabilen nano ölçekli "makaslar" yarattılar. Fotokromik azobenzen ile modifiye edilmiş bir DNA molekülüne dayandılar.
Vladimir Korolev
Renk faktörlerinin belirlenmesi. Kimya açısından renk nedir? Bilgi olmadan rengin kimyasal özünü düşünmek imkansızdır. fiziksel özellikler görülebilir ışık. Harika İngiliz fizikçi Ayrışma olgusunu açıklamasını I. Newton'a borçluyuz. Beyaz renk renk spektrumunun bir dizi ışını üzerinde. Her dalga boyu, bu dalgaların taşıdığı belirli bir enerjiye karşılık gelir. Herhangi bir maddenin rengi, enerjisi bu radyasyonda hakim olan dalga boyu ile belirlenir. Gökyüzünün rengi, güneş ışığının gözümüze ne kadar ulaştığına bağlıdır. Kısa dalga boylu (mavi) ışınlar hava gazlarının moleküllerinden yansır ve saçılır. Gözümüz onları algılar ve gökyüzünün rengini belirler - mavi, mavi (tablo 3.).
Aynı şey renkli maddeler için de geçerlidir. Bir madde belirli bir dalga boyundaki ışınları yansıtıyorsa renklidir. Tüm spektrumdaki ışık dalgalarının enerjisi eşit olarak emilir veya yansıtılırsa, madde siyah veya beyaz görünür. İnsan gözü optik bir sistem içerir: mercek ve camsı gövde. Retina ışığa duyarlı elementler içerir: koniler ve çubuklar. Koniler renkleri ayırt etmemizi sağlar.
Tablo 3. Spektrumun görünür kısmında bir absorpsiyon bandına sahip maddelerin rengi
Böylece renk dediğimiz şey, iki fiziksel ve kimyasal olayın sonucudur: ışığın bir maddenin molekülleriyle etkileşimi ve bir maddeden gelen dalgaların gözlerin retinası üzerindeki etkisi. Yani, birinci faktör renk oluşumu - ışık.
Aşağıdaki örnekleri göz önünde bulundurun, ikinci faktör- maddelerin yapısı.
kristal yapı metalleri var, düzenli bir atom ve elektron yapısına sahipler. Renk, elektronların hareketliliği ile ilgilidir. Metalleri aydınlatırken yansıma baskındır, renkleri yansıttıkları dalga boyuna bağlıdır. Beyaz parlaklık, neredeyse tüm görünür ışınların tek tip yansımasından kaynaklanmaktadır. Bu alüminyumun, çinkonun rengidir. Altın, mavi, çivit mavisi ve mor ışınları emdiği için kırmızımsı sarı bir renge sahiptir. Bakır ayrıca kırmızımsı bir renge sahiptir. Magnezyum tozu siyahtır, yani bu madde tüm ışın spektrumunu emer.
Sonraki, üçüncü renk görünüm faktörü, maddelerin iyonik halidir. Renk ayrıca renkli parçacıkların etrafındaki ortama da bağlıdır. Çözeltideki katyonlar ve anyonlar, iyonları etkileyen bir çözücü kabuğu ile çevrilidir.
Renk değişimini etkileyen faktörler kimyasal maddeler. Pancar suyu çözeltisine (ahududu rengi) aşağıdaki maddelerin eklenmesiyle basit bir deney yaparken: asetik asit; bir alkali veya su çözeltisi, sonuç olarak pancar çözeltisinin renginde bir değişiklik gözlemlenebilir. İlk durumda, asidik ortam pancar çözeltisinin rengini mor olarak değiştirir, ikinci deneyde alkali ortam çözeltinin rengini maviye dönüştürür ve su ilavesi ( tarafsız ortam) renk değişikliğine neden olmaz.
Kimyagerler alkali ortamı belirleme göstergesini bilir - fenolftalein. Alkali çözeltilerin rengini koyu kırmızıya çevirir. Kanlı bir renkte potasyum tiyosiyanat ile çevrili olduğunda demir iyonunun renginde bir değişiklik ile ilişkilidir. tarihsel gerçek. 1720'de, Peter I'in siyasi muhalifleri, St. Petersburg katedrallerinden birinde, Peter'ın reformlarını onaylamamasının bir işareti olarak yorumlanan, gözyaşları dökmeye başlayan Tanrı'nın Annesinin bir "mucize" simgesi düzenledi. . Peter Simgeyi dikkatlice inceledim ve şüpheli bir şey fark ettim: simgenin gözlerinde küçük delikler buldu. Ayrıca gözyaşı kaynağını da buldu: kan kırmızısı bir renge sahip bir demir tiyosiyanat çözeltisine batırılmış bir süngerdi. Süngerin üzerine eşit olarak bastırılan ağırlık, simgedeki bir delikten düşer. Hükümdar, “Mucizevi gözyaşlarının kaynağı burada” dedi.
Kimyasallar, bizi her yönden çevreleyen doğanın bir parçasıdır. Hayvan kanı ve yaprak yeşilleri benzer yapılar içerir, ancak kan demir iyonları içerir - Fe ve bitkiler - Mg. Bu, rengi sağlar: kırmızı ve yeşil. Bu arada, söz asil” kanında demir yerine vanadyum bulunan derin deniz hayvanları için geçerlidir. Ayrıca oksijenin az olduğu yerlerde yetişen algler de mavi renge sahiptir.
Klorofilli bitkiler organomagnezyum maddeleri oluşturabilir ve ışık enerjisini kullanabilir. Fotosentetik bitkilerin rengi yeşildir.
Demir içeren hemoglobin vücutta oksijen taşımak için kullanılır. Oksijenli hemoglobin kanı parlak kırmızıya boyar ve oksijensiz kana koyu bir renk verir.
Rengin fizikokimyasal doğası ile ilgili aşağıdaki sonuçları çıkarmak gerekir:
Renk oluşumunda ilk etken ışıktır;
İkinci faktör ise maddelerin kimyasal yapısıdır;
Rengin ortaya çıkmasındaki üçüncü faktör, kimyasalların iyonik halidir, renk, renkli parçacıkların etrafındaki ortama bağlıdır.
4.2. boyaların kimyası .
Renk uyumu bunlardan biridir. oluşturan parçalar tasarım sanatı. En eski boyalar kömür, tebeşir, kil, zinober ve bakır asetat (verdigris) gibi bazı tuzlardı. Boyalar ve boyalar sanatçılar, dekoratörler ve tekstil işçileri tarafından kullanılır.
İlk boyaların - inorganik pigmentlerin - kullanımı Taş Devri'nde başladı. İlkel insanlar, vücudu, çeşitli ev eşyalarını ve kıyafetleri boyamak için renkli doğal mineraller kullandılar. Mağaralardaki güzel çizimler, yüzlerce yüzyıl boyunca yaratıcılarını geride bırakarak bugüne kadar hayatta kaldı. Asil metallerle birlikte renkli mineraller, her zaman insanların güç ve zenginlik sembolü olmuştur. İnsanlığın gelişmesiyle birlikte, boyalara olan ihtiyaç sadece arttı.
Onuncu yüzyılda altta M.Ö. Akdeniz Thira şehri (antik Fenike) yakınlarında iğne salyangozları yakaladılar. Köleler her gün bu salyangozlar için denize dalarlardı. Diğer köleler onları sıktı, tuzla öğütdü ve birçok işlemden oluşan daha fazla işleme tabi tuttu. Ekstrakte edilen madde önce beyaz veya soluk sarıydı, ancak hava ve güneş ışığının etkisiyle yavaş yavaş limon sarısı, sonra yeşil oldu ve sonunda muhteşem bir mor-kırmızı renk aldı. Alınan mor birkaç yüzyıl boyunca tüm boyaların en değerlisiydi. O zamanlar gücün bir simgesiydi - mor boyalı cüppeler giyme hakkı, onlara en yakın hükümdarların ve soyluların ayrıcalığıydı. Bu şekilde elde edilen bir boya ile sadece bir metrekare kumaşı boyamak çok pahalıydı. Gerçekten de bir gram mor elde etmek için 10.000 salyangozun işlenmesi gerekiyordu!
Tyre'ın kölelerinin yıpratıcı emeği, tarihte türünün tek örneği değildir. Birkaç yüz yıl sonra çivit- Indigofera tinctiria bitkisinden elde edilen menekşe mavisi boya, British East India Company'nin başlıca kâr kaynaklarından biri haline geldi. Doğu Hindistan Şirketi'nin gemileri, yılda 6 ila 9 milyon kilogram bu değerli boyayı dünyanın her yerine teslim etti. Eskiden yelken boyarlardı, şimdi kot pantolon.
Günümüzde, tüm renk ve tonlarda modern ucuz ve aynı zamanda parlak boyaların üretimi, artık kölelerin veya kolonilerin nüfusunun yorucu çalışmalarını gerektirmiyor. Mor ve indigo olmak üzere kimyasal tesislerde üretilirler. Ancak mor ve indigo eski ihtişamını kaybetmiştir. Bunların yerini, bugün geniş bir yelpazeye sahip olduğumuz daha ışığa dayanıklı sentetik boyalar aldı.
Mevcut başarıya giden yol, birçok kimya bilimcinin çalışmaları sayesinde açıldı. 1826, 1840 ve 1841'de Unferdorben, Fritzsche ve Zinin bağımsız olarak indigodan anilin elde ettiler. 1834'te Runge kömür katranında anilin keşfetti, aynı yıl fenol keşfetti ve biraz sonra kömür katranından ilk boya - rosolik asit mor renk veriyor.
1856'da, tatillerinde ev laboratuvarında çalışan 18 yaşındaki kimyager Perkin, kinin sentezleme girişiminde başarısız oldu, beklenmedik bir şekilde parlak kırmızımsı-mor bir boya aldı - taşınmak. Perkin, babası ve erkek kardeşiyle birlikte bir şirket kurdu ve bir yıl sonra fabrika ölçeğinde leylak rengi üretimini organize etti. Böylece Perkin, anilin endüstrisinin yaratılmasının temelini attı.
1868'de Grebe ve Liebermann sırrı ortaya çıkardı. alizarin- kök köklerinden elde edilen kırmızı bir boya. Bunu sentezler izledi. eozin ve diğer ftalin boyaları Bayer ve Caro tarafından ve antrasen boyaların yapısının E. Fischer ve O. Fischer tarafından deşifre edilmesi. XIX yüzyılın sonunda. bu başarılar, Heimann ve diğer kimyagerler tarafından geliştirilen yönteme göre indigo sentezinin endüstriyel tanıtımıyla sonuçlandı.
Alman kimyagerlerinin boya ve vernik endüstrisinin gelişimindeki değeri büyüktür. 1911 gibi erken bir tarihte, Alman firmaları 22.000 ton sentetik indigo ihraç etti. Aynı anda 1500 ton ucuz sentetik alizarin üreterek, doğal alizarinin neredeyse tamamen yerini aldılar ve bu da kök boya yetiştiriciliğinde keskin bir düşüşe yol açtı.
Beyaz ışıkla aydınlatılan maddeler neden belirli bir renk alır? Gerçek şu ki, boyadan geçen ışık, molekülleri tarafından emilir. Boya moleküllerinin yapısı, ışığın seçici olarak emilmesini sağlayacak şekildedir. Boya molekülü, beyaz ışığı oluşturan ışınları, sadece onun için karakteristik olan spektrum çizgilerini “seçer”. Bazı renkleri kaybederek gelen ışın tamamlayıcı renkler olarak adlandırılan renklerle (yeşil - kırmızı, sarı - menekşe, mavi - turuncu) renklendirilir.Örneğin, kırmızının kaybı yeşil renklendirme ile sonuçlanacaktır.
Bir maddenin absorpsiyon spektrumu neye bağlıdır? Önümüzde nispeten basit bir yapının boya formülü var: Kesin Kimyasal ad- n, n "-dimetilaminoazobenzensülfonat sodyum. Bu madde bir gösterge olarak kullanılır, aksi halde çağrıldı - metil portakal. Ancak bu boya, asit eklendiğinde sarı renk kırmızıya döndüğü için boyamaya uygun değildir. Organik boyaların karmaşık bir yapıya sahip olması tesadüf değildir. Birçok kimyager tarafından yapılan çalışmalar, bileşiğin rengi ile yapısı arasında bir ilişki kurmayı mümkün kılmıştır. Boya molekülünün temeli veya çekirdeği, kural olarak, bir halka yapısı oluşturur. Renk taşıyıcıları - kromoforlar - ona eklenmelidir. Bunlar her zaman doymamış gruplardır:
CH=CH, etilen grubudur;
С=О – karbonil grubu (okso grubu, keto grubu);
N=N - azo grubu;
N=0, nitrozo grubu;
NO2 bir nitro grubudur.
Çekirdek ve kromofor grupları birlikte renkli bir sistem oluşturur - bir kromojen. Çoğu durumda, sadece bir kromoforun varlığı henüz renk vermez. Örneğin, turuncu molekülde b-karoten- havuç boyası - 11 çift bağ içerir. Ayrıca renk, kromoforların tam olarak nasıl yerleştirildiğine ve birbirine nasıl bağlandığına bağlıdır. Rengi geliştirmek, tonunu derinleştirmek ve daha fazla renk haslığı elde etmek için, kromofor ile çekirdeğe ek gruplar, oksokromlar eklenmelidir. Bunlara öncelikle hidroksil grubu OH ve sadece rengi etkilemekle kalmayıp aynı zamanda asidik veya bazik karakterleri nedeniyle boyanın elyafa olan afinitesini artıran NH2 amino grubu dahildir. Modern elektronik renk teorisi, rengi boya molekülünün elektron bulutunun ışığı ile etkileşimin sonucu olarak görür. Molekülün absorpsiyon spektrumunun bağlı olduğu, kromofor ve oksokromofor gruplarının varlığı ile belirlenen parametrelerine bağlıdır.
Fosforlar. Geleneksel boyalar, emilen ışığı insan gözünün göremediği kızılötesi radyasyon şeklinde dağıtır. Bununla birlikte, dış enerji nedeniyle uyarıldıktan sonra uyarılmamış duruma geri dönen ve görünür renkte ışınlar yayan moleküller vardır. Bunlar fosfor. Parlamaları için gereken enerji kimyasal (“fosforlar”), mekanik (“tribolüminoforlar”), elektriksel (“elektrolüminoforlar”) veya ışık (“fotolüminoforlar”) olabilir ve ayrıca radyasyonun etkisi altında olabilir.
Doğada fosforlu fosforlar bulunur. Parlama, bir maddenin havadaki yavaş oksidasyonu nedeniyle oluşabilir (örneğin, beyaz fosfor, bazı böceklerde, mikroplarda, mantarlarda, balıklarda lusiferin). Oksitleyici bir maddeye (hava oksijeni) erişimi olmayan bu tür maddeler parlamaz. Bazı maddeler, ovulduğunda veya çalkalandığında parlayabilir (örneğin, kristalin chelidonin, bazı manganez ile aktive olan sülfitler, vb.). Bu parıltıya tribolüminesans denir. Radyasyon veya göze görünmeyen X ışınlarının varlığında parlayan maddeler, kalıcı olarak parlak kompozisyonlar oluşturmak için kullanılır. Olarak radyoaktif maddeörneğin, sıradan hidrojen (protium) atomlarından bazılarının, süper ağır radyoaktif hidrojen (trityum) atomları ile değiştirildiği moleküllerde parafin kullanılır. Bileşimde radyoaktif elementlerin bulunması nedeniyle, bu tür görünür ışık kaynakları sağlığa zararlıdır. Elektroluminoforlar aydınlatma mühendisliğinde yaygın olarak kullanılmaktadır.
Ancak fosfor boyaları olarak kullanılanlar inorganik veya organik fotolüminoforlardır. Moleküllerinin uyarılma süresine bağlı olarak, fosforlar karanlıkta birkaç saatlik bir uyarma süresi ile parlayabilir (bu tür birçok parlak oyuncak satılır) veya kısa sürelerde fosforlar sadece karakteristik bir renge dönüşür. UV radyasyonunu aktif olarak emen bu tür fosforlar özellikle ilgi çekicidir. Bu tür fosforlarla renklendirilmiş giysiler güneşte parlak bir şekilde "yanar". Acil Durumlar Bakanlığı çalışanlarının kırmızı kıyafetleri, sisli havada bile kilometrelerce uzaktan görülüyor. Fosforlu boyalar yol işaretleri ve reklamlarında, kurtarma botlarında kullanılmaktadır. Ancak bu tür fosforların beklenmedik kullanımları da vardır.
UV koruması. Piyasada, bir kişiyi zararlı UV radyasyonundan, örneğin güneş kremlerinden koruyan birçok kozmetik var. Bu ürünlerin ana aktif bileşenleri UV emicilerdir - zararlı sert radyasyonu emen aynı fosforlar.
Ancak sadece insan vücudunun ultraviyole radyasyondan korunması gerekmez. UV emiciler - ışık stabilizatörleri - polimerleri korumak için yaygın olarak kullanılır. Bir örnek Tinuvin'dir. Uyarılmamış durumda, hidroksil grubunun hidrojeni ile en yakın nitrojen atomu arasında kararlı bir hidrojen bağı oluşur. Kararlılığı, kararlı bir altıgen oluşumundan kaynaklanmaktadır. Bir UV radyasyon kuantumunun absorpsiyonu bu halkayı yok etmek için yeterlidir. Geri yüklendiğinde, enerji yayılır, ancak bu artık zararlı ultraviyole değil, güvenli kızılötesi radyasyondur. (Maruz kalan tüm metal nesnelerin yüzeyi çevre yok edildi. Korumaları en çok renkli pigmentlerde etkilidir: alüminyum tozu, çinko tozu, kırmızı kurşun, krom oksit).
Optik parlatıcılar. Her biriniz, diskoda, özel bir arka ışığı açtığınızda, beyaz gömleklerin ve insanların bluzlarının parlak bir şekilde mavi renkte parlamaya başladığını fark etmiş olmalısınız. Bir sayfa beyaz kağıt daha da parlayacak. Bu, giysilerinizin ve kağıdınızın kumaşına özel fosforların - optik parlatıcıların - eklendiği anlamına gelir. Eylemleri, çamaşırları ağartmak için daha önce yıkama sırasında suya eklenen sıradan "mavi" eylemine benzer. Günümüzde, ağartma amacıyla, kumaşa mavimsi bir floresan veren yıkama tozlarının bileşimine maddeler katılmaktadır.
Sarıyı tamamlayan mavi renk, kumaşın sarılığını “öldürür”. Aynı şey UV radyasyonunu radyasyona dönüştüren fosfor tarafından da yapılır. mavi renkli. Aynı zamanda malzemeyi ultraviyole radyasyondan korur.
Sera filmi için fosfor. Normal sera polietilen filmi zaten modası geçmiştir (bu arada, “sera etkisi”, UV ve görünür ışınların polietilen tabakasından neredeyse kayıpsız geçmesi ve polietilenin toprak yüzeyinden termal kızılötesi ışınlar için opak olması nedeniyledir) . Güneşte kırmızı parlayan yeni fotoğraf dönüştürücü filmler var. Yeşil, mavi ve UV radyasyonunu kırmızıya dönüştüren, öropyum oksit bazında sentezlenen özel bir fosfor tarafından yayılır. Tabii ki, çok güzel, güzellikle ilgili değil.
Gelişimin ilk aşamasındaki bir bitki, yeşil kütleyi (yaprakları) büyütmek için büyük miktarda kırmızı gerektirir. Fosforun amacı budur. UV radyasyonunun istenen kırmızı renge kademeli olarak dönüşümünü sağlayan karmaşık bir yapıya sahiptir. Bu nedenle bitkilerin yapraklarına düşen ışıktaki kırmızı renk miktarı birkaç kat artmakta ve bu da sera bitkilerinin veriminin artmasına neden olmaktadır. Doğru, meyve olgunlaşma zamanı geldiğinde, böyle bir film mavi ile değiştirilmelidir. Aksine kırmızı ışınları emer. Yaprakların büyümesi durur, bitkinin tüm enerjisi meyvelerin büyümesine yönlendirilir.
Kayıp nehir. 1 g radomin 6G 100.000 litre suda çözüldüğünde bile floresan açıkça görülebilir. Fosforların ihmal edilebilir konsantrasyonlarda alışılmadık derecede kolay tespit edilme yeteneği, yeraltı su akıntılarının yönünü belirlemek için kullanılır. Bir örnek, Tuna'nın "kaybolması" sorununun çözümüdür. Bu nehrin yukarı kesimlerinde, Immingen tren istasyonunun yakınında, çoğu Gevşek kireçtaşı kayalarında Tuna suyu kaybolur. 1877'de su hareketinin yönünü belirlemek için bu istasyonun yakınında Tuna Nehri'ne 10 kg floresan döküldü. 60 saat sonra, maruz kalan direklerden biri küçük bir nehirde belirgin bir floresan buldu. Modern zamanlarda, fosforun bu özelliğinin, sızıntıların ve atık su üretiminin çevresel denetimlerinde çok faydalı olduğu kanıtlanmıştır. Belgelerin ve son olarak banknotların fosfor baskısı ile koruma sistemini unutmayalım.
kuantum noktaları. Mikroorganizmalar tarafından emilen fosfor nanoparçacıkları (kuantum noktaları) besin ortamı, canlı bir organizmada hareketlerini ve gelişimlerini izlemenize izin verir. Bu tür parçacıkların habis hücreler tarafından seçici olarak emilmesi, kanser ve diğer hastalıkları erken bir aşamada teşhis etmek için halihazırda kullanılmaktadır.
Yukarıda açıklananlara ek olarak, birçok ilginç boya vardır. Örneğin, UV radyasyon dozundaki artış, sıcaklıktaki artış ve bir elektrik alanının etkisiyle renk değiştiren fotokromik boyalar geliştirilmiştir. Filmleri yansıyan ve iletilen ışıkta farklı renklendiren boyalar vardır. Çok katmanlı sedefli pigmentlerle girişim renklendirme, holografik renklendirme, sıvı kristal yapıların kullanımı, dijital baskı ve çok daha fazlası hakkında geniş bir yazı yazılabilir.
Kromofor molekülleri oluşturmanın temel kuralları bilinmesine rağmen, bugün bile yeni bir boyanın keşfi bazen mutlu bir kazadan kaynaklanmaktadır. Boya teknolojisi hem kimya, hem fizyoloji hem de sanattır.
5. Renk algısının temel kalıpları:
Panteleyev Pavel Aleksandroviç
Kağıt, çeşitli bileşiklerde rengin görünümü için açıklamalar verir ve ayrıca bukalemun maddelerinin özelliklerini araştırır.
İndirmek:
Ön izleme:
Renk kimyası. Maddeler-bukalemunlar
Bölüm: doğa bilimi
Tamamlayan: Panteleev Pavel Nikolaevich,
Öğrenci 11 "A" sınıfı
Orta ortaokul №1148
onlara. F.M. Dostoyevski
Öğretim Görevlisi: Karmatskaya Lyubov Aleksandrovna
1. Giriş. Sayfa 2
2. Rengin doğası:
2.1. organik maddeler; Sayfa 3
2.2. inorganik maddeler. Sayfa 4
3. Çevrenin renk üzerindeki etkisi. Sayfa 5
4. Maddeler-bukalemunlar. Sayfa 7
5. Deneysel kısım:
5.1. Kromatın dikromata geçişi ve tersi; Sayfa 8
5.2. Krom (VI) tuzlarının oksitleyici özellikleri; Sayfa 9
5.3. Etanolün bir krom karışımı ile oksidasyonu. Sayfa 10
6. Fotokromizm. Sayfa 10
7. Sonuçlar. Sayfa 13
8. Kullanılan kaynakların listesi. Sayfa 14
1. Giriş.
İlk bakışta rengin doğasını açıklamak zor görünebilir. maddeler neden var farklı renkler? Renk nasıl ortaya çıkıyor?
Yaratıkların, vücudunda kanın aktığı okyanusun derinliklerinde yaşaması ilginçtir. Mavi renk. Bu temsilcilerden biri holothurianlardır. Aynı zamanda denizde yakalanan balıkların kanı da diğer birçok büyük canlının kanı gibi kırmızıdır.
Çeşitli maddelerin rengini ne belirler?
Her şeyden önce, renk sadece maddenin nasıl renklendirildiğine değil, aynı zamanda nasıl aydınlatıldığına da bağlıdır. Sonuçta, karanlıkta her şey siyah görünüyor. Renk, maddede hakim olan kimyasal yapılar tarafından da belirlenir: örneğin, bitkilerin yapraklarının rengi sadece yeşil değil, aynı zamanda mavi, mor vb.dir. Bunun nedeni, bu tür bitkilerde, yeşil renk veren klorofilin yanı sıra diğer bileşikler baskındır.
Holothurianlarda mavi kan, kanın rengini sağlayan pigmentte demir yerine vanadyum bulunmasıyla açıklanır. Holothurianlarda bulunan sıvıya mavi rengi veren bileşikleridir. Yaşadıkları derinliklerde sudaki oksijen içeriği çok düşüktür ve bu koşullara uyum sağlamak zorundadırlar, bu nedenle organizmalarda hava ortamında yaşayanlardan tamamen farklı bileşikler ortaya çıkmıştır.
Ancak yukarıdaki soruları henüz yanıtlamış değiliz. Bu çalışmamızda bunlara eksiksiz, ayrıntılı cevaplar vermeye çalışacağız. Bunun için bir takım çalışmalar yapılmalıdır.
Bu çalışmanın amacı, bukalemun maddelerinin özelliklerinin araştırılmasının yanı sıra, çeşitli bileşiklerde rengin görünümünü açıklamak olacaktır.
Hedefe uygun olarak görevler belirlendi
Genel olarak renk, ışığın madde molekülleri ile etkileşiminin sonucudur. Bu sonuç birkaç işlemle açıklanmaktadır:
* ışık huzmesinin manyetik titreşimlerinin maddenin molekülleriyle etkileşimi;
* belirli ışık dalgalarının moleküller tarafından seçici absorpsiyonu farklı yapılar;
* retinadaki veya optik bir cihazdaki bir maddeden yansıyan veya geçen ışınlara maruz kalma.
Rengi açıklamanın temeli, bir moleküldeki elektronların durumudur: hareketlilikleri, bir enerji seviyesinden diğerine hareket etme, bir atomdan diğerine hareket etme yeteneği.
Renk, bir maddenin molekülündeki elektronların hareketliliği ve bir ışık kuantumunun enerjisini emerken elektronların hala serbest seviyelere hareket etme olasılığı ile ilişkilidir (ışık radyasyonunun temel parçacığı).
Renk, ışık kuantumlarının madde moleküllerindeki elektronlarla etkileşiminin bir sonucu olarak ortaya çıkar. Ancak metal ve metal olmayan, organik ve inorganik bileşiklerin atomlarındaki elektronların durumu farklı olduğundan, maddelerde rengin ortaya çıkma mekanizması da farklıdır.
2.1 Organik bileşiklerin rengi.
Organik madde içinrenge sahip olan (ve hepsi bu özelliğe sahip olmayan), moleküller yapı bakımından benzerdir: genellikle büyüktür, onlarca atomdan oluşur. Bu durumda rengin görünümü için önemli olan tek tek atomların elektronları değil, tüm molekülün elektron sisteminin durumudur.
Sıradan Güneş ışığı elektromanyetik dalgaların bir akışıdır. Bir ışık dalgası uzunluğu ile karakterize edilir - bitişik maksimum veya iki bitişik oluk arasındaki mesafe. Nanometre (nm) cinsinden ölçülür. Dalga ne kadar kısa olursa, enerjisi o kadar büyük olur ve bunun tersi de geçerlidir.
Bir maddenin rengi, emdiği görünür ışığın hangi dalgalarına (ışınlarına) bağlıdır. Güneş ışığı madde tarafından hiç emilmez, ancak yansıtılır ve saçılırsa, madde beyaz (renksiz) görünecektir. Madde tüm ışınları emerse, siyah görünür.
Belirli ışık ışınlarının absorpsiyon veya yansıması süreci, madde molekülünün yapısal özellikleri ile ilişkilidir. Bir ışık akısının absorpsiyonu her zaman bir madde molekülünün elektronlarına enerji transferi ile ilişkilidir. Molekül s-elektron içeriyorsa (küresel bir bulut oluşturmak), o zaman onları heyecanlandırmak ve başka bir enerji seviyesine aktarmak için çok fazla enerji gerekir. Bu nedenle, s-elektronlu bileşikler her zaman renksiz görünür. Aynı zamanda, p-elektronlar (sekiz rakamı şeklinde bir bulut oluşturma) kurdukları bağlantı daha az güçlü olduğu için kolayca heyecanlanırlar. Bu elektronlar konjuge olmuş moleküllerde bulunur. çift bağlar. Konjugasyon zinciri ne kadar uzun olursa, o kadar fazla p-elektronu ve onları uyarmak için o kadar az enerji gerekir. Görünür ışık dalgalarının enerjisi (400 ila 760 nm dalga boyları) elektronları uyarmak için yeterliyse, gördüğümüz renk ortaya çıkar. Molekülün uyarılması için harcanan ışınlar molekül tarafından soğurulacak ve emilmeyen ışınlar tarafımızdan maddenin rengi olarak algılanacaktır.
2.2 İnorganik maddelerin rengi.
İnorganik maddeler içinrenk, elektronik geçişlerden ve bir elementin atomundan diğerinin atomuna yük transferinden kaynaklanır. Buradaki belirleyici rol, elementin dış elektron kabuğu tarafından oynanır.
Organik maddelerde olduğu gibi, burada rengin görünümü ışığın emilmesi ve yansıması ile ilişkilidir.
Genel olarak, bir maddenin rengi, yansıyan dalgaların (veya maddeden gecikmeden geçenlerin) toplamıdır. Aynı zamanda, bir maddenin rengi, belirli kuantumların, görünür ışığın tüm dalga boyları aralığından emildiği anlamına gelir. Renkli maddelerin moleküllerinde elektronların enerji seviyeleri birbirine yakın konumlanmıştır. Örneğin, maddeler: hidrojen, flor, azot - bize renksiz görünüyor. Bunun nedeni, görünür ışık kuantumlarının onlar tarafından absorbe edilmemesidir, çünkü elektronları daha fazlasına aktaramazlar. yüksek seviye. Yani ultraviyole ışınları insan gözünün algılayamadığı bu maddelerden geçer ve bu nedenle maddelerin kendileri bizim için bir renge sahip değildir. Renkli maddelerde, örneğin klor, brom, iyot, elektronik seviyeler birbirine daha yakındır, bu nedenle içlerindeki ışık kuantumları elektronları bir durumdan diğerine aktarabilir.
Bir deneyim. Bir metal iyonunun bileşiklerin rengi üzerindeki etkisi.
Aletler ve reaktifler: dört test tüpü, su, demir(II), kobalt(II), nikel(II), bakır(II) tuzları.
Deneyimin yürütülmesi. Test tüplerine 20-30 ml su dökün, her birine 0,2 g demir, kobalt, nikel ve bakır tuzları ekleyin ve eriyene kadar karıştırın. Demir çözeltisinin rengi sarı, kobalt - pembe, nikel - yeşil ve bakır - mavi oldu.
Sonuç: Kimyadan bilindiği gibi, bu bileşiklerin yapısı aynıdır, ancak farklı sayıda d-elektronları vardır: demir için - 6, kobalt için - 7, nikel için - 8, bakır için - 9. Bu sayı bileşiklerin rengini etkiler. Bu nedenle, renk farkını görebilirsiniz.
3. Çevrenin renk üzerindeki etkisi.
Çözeltideki iyonlar bir çözücü kabuğu ile çevrilidir. İyona doğrudan bitişik olan bu tür moleküllerin katmanına denir.çözme kabuğu.
Çözeltilerde iyonlar sadece birbirleri üzerinde değil, aynı zamanda onları çevreleyen çözücü moleküller üzerinde ve sırasıyla iyonlar üzerinde de etki edebilirler. Çözünme üzerine ve çözünmenin bir sonucu olarak, önceden renksiz bir iyonda bir renk belirir. Suyun amonyak ile değiştirilmesi rengi derinleştirir. Amonyak molekülleri daha kolay deforme olur ve renk yoğunluğu artar.
Şimdi Bakır bileşiklerinin renk yoğunluğunu karşılaştıralım.
Deneyim No. 3.1. Bakır bileşiklerinin renk yoğunluğunun karşılaştırılması.
Aletler ve reaktifler: dört tüp, %1 CuSO solüsyonu 4, su, HCl, amonyak çözeltisi NH 3, %10 potasyum hekzasiyanoferrat(II) çözeltisi.
Deneyimin yürütülmesi. Bir test tüpüne 4 ml CuSO yerleştirin 4 ve 30 ml H2 O, diğer ikisinde - 3 ml CuSO 4 ve 40 ml H2 O. İlk tüpe 15 ml konsantre HCl ekleyin - ikincisine sarı-yeşil bir renk belirir - ikinci - 5 ml %25'lik bir amonyak çözeltisine - üçüncü - 2 ml'lik bir %10'luk çözeltiye mavi bir renk görünür potasyum hekzasiyanoferrat (II) - kırmızı-kahverengi bir tortu gözlemliyoruz. Son test tüpüne CuSO solüsyonu ekleyin 4 ve kontrole bırakın.
2+ + 4Cl - ⇌ 2- + 6H 2 O
2+ + 4NH 3 ⇌ 2+ + 6H 2 O
2 2 + 4- ⇌ Cu 2 + 12 H 2 O
Sonuç: Reaktif miktarında bir azalma ile (dahil olan maddeler Kimyasal reaksiyon ) bileşiğin oluşumu için gerekli olan renk yoğunluğu artar. Yeni bakır bileşikleri oluştuğunda yük transferi ve renk değişimi meydana gelir.
4. Maddeler-bukalemunlar.
"Bukalemun" kavramı öncelikle biyolojik, zoolojik bir terim olarak bilinir.tahriş olduğunda derisinin rengini değiştirme, ortamın rengini değiştirme vb. yeteneğine sahip bir sürüngen.
Ancak "bukalemunlar" kimyada da bulunabilir. Bağlantı nedir?
Kimyaya geri dönelim:
Bukalemun maddeleri, kimyasal reaksiyonlarda renk değiştiren ve incelenen ortamdaki değişiklikleri gösteren maddelerdir. Geneli vurgularız - renkte bir değişiklik (renklendirme). Bu kavramları birbirine bağlayan şey budur. Bukalemun maddeleri eski zamanlardan beri bilinmektedir. Eski kılavuzlarda kimyasal analiz Bilinmeyen bileşime sahip numunelerde sodyum sülfit Na içeriğini belirlemek için "bukalemun çözeltisi" kullanılması tavsiye edilir. 2 Ö 3 , hidrojen peroksit H 2O2 veya oksalik asit H 2 C 2 O 4 . "Bukalemun çözeltisi", bir potasyum permanganat KMnO çözeltisidir. 4
kimyasal reaksiyonlar sırasında ortama bağlı olarak rengini farklı şekillerde değiştirir. Örneğin, asidik bir ortamda, parlak mor bir potasyum permanganat çözeltisi, MnO permanganat iyonundan 4
-
bir katyon oluşur, yani.pozitif yüklü iyon Mn 2+ ; parlak mor MnO'dan kuvvetli alkali bir ortamda 4
- yeşil manganat iyonu MnO çıkıyor 4
2-
. Ve nötr, hafif asidik veya hafif alkali bir ortamda, nihai reaksiyon ürünü, çözünmeyen siyah-kahverengi bir manganez dioksit MnO çökeltisi olacaktır. 2
.
Oksitleyici özelliklerinden dolayı ekliyoruz,şunlar. diğer elementlerin atomlarından elektron bağışlama veya alma yeteneği,ve kimyasal reaksiyonlarda görsel renk değişimi, potasyum permanganat kimyasal analizde geniş uygulama alanı bulmuştur.
Dolayısıyla, bu durumda, bir gösterge olarak "bukalemun çözeltisi" (potasyum permanganat) kullanılır, yani.incelenen ortamda meydana gelen bir kimyasal reaksiyonun veya değişikliklerin varlığını gösteren bir madde.
"Bukalemun" denilen başka maddeler de var. Krom Cr elementini içeren maddeleri ele alacağız.
Potasyum kromat - inorganik bileşik, metal tuzupotasyum ve kromik asit K 2 CrO 4 formülü ile , sarı kristaller, suda çözünür.
Potasyum bikromat (potasyum bikromat, potasyum krom tepe noktası) - K 2Cr2O7 . inorganik bileşik, turuncu kristaller, suda çözünür. Son derece toksik.
5. Deneysel kısım.
Deneyim No. 5.1. Kromatın dikromata geçişi ve tam tersi.
Aletler ve reaktifler: potasyum kromat çözeltisi K 2 CrO 4 , potasyum bikromat çözeltisi K 2Cr2O7 , sülfürik asit, sodyum hidroksit.
Deneyimin yürütülmesi. Bir potasyum kromat çözeltisine sülfürik asit eklenir, sonuç olarak çözeltinin rengi sarıdan turuncuya değişir.
2K 2 CrO 4 + H 2 SO 4 \u003d K 2 Cr 2 O 7 + K 2 SO 4 + H 2 O
Bir potasyum bikromat çözeltisine alkali ekliyorum, sonuç olarak çözeltinin rengi turuncudan sarıya değişiyor.
K 2 Cr 2 O 7 + 4NaOH \u003d 2Na 2 CrO 4 + 2KOH + H 2 O
Sonuç: Asidik bir ortamda kromatlar kararsızdır, iyon sarı renk Cr iyonuna dönüşür 2 O 7 2- turuncu ve alkali bir ortamda reaksiyon ters yönde ilerler:
2Kr 2 O 4 2- + 2H + asidik ortam - alkali ortam Cr 2 O 7 2- + H 2 O.
Krom (VI) tuzlarının oksitleyici özellikleri.
Aletler ve reaktifler: potasyum bikromat çözeltisi K 2Cr2O7 , sodyum sülfit çözeltisi Na 2 Ö 3 , sülfürik asit H 2 SO4 .
Deneyimin yürütülmesi. K çözümüne 2Cr2O7 , sülfürik asit ile asitleştirildi, bir Na çözeltisi ekleyin 2 ŞÖ 3. Bir renk değişimi gözlemliyoruz: turuncu çözelti yeşil-maviye döndü.
Sonuç: Asidik bir ortamda krom, sodyum sülfit tarafından krom (VI)'dan krom (III)'e indirgenir: K 2 Cr 2 O 7 + 3Na 2 SO 3 + 4H 2 SO 4 \u003d K 2 SO 4 + Cr 2 (SO 4) 3 + 3Na 2 SO 4 + 4H 2 O.
Deneyim No. 5.4. Etanolün bir krom karışımı ile oksidasyonu.
Aletler ve reaktifler: %5 potasyum dikromat çözeltisi K 2Cr2O7 , %20 sülfürik asit H 2 SO4 , etanol(etanol).
Deneyin yapılması: 2 ml %5'lik potasyum bikromat çözeltisine, 1 ml %20'lik sülfürik asit çözeltisi ve 0,5 ml etanol ekleyin. Çözeltinin güçlü bir şekilde karardığını gözlemliyoruz. Gölgesini daha iyi görmek için çözeltiyi suyla seyreltiyoruz. Sarı-yeşil bir çözüm elde ederiz.
İle 2 Cr 2 O 7 + 3C 2 H 5 OH + H 2 SO 4 → 3CH 3 -COH + Cr 2 O 3 + K 2 SO 4 + 4H 2 Ö
Sonuç: Asidik ortamda etil alkol potasyum bikromat ile oksitlenir. Bu bir aldehit üretir. Bu deneyim, kimyasal bukalemunların organik maddelerle etkileşimini göstermektedir.
Deneyim 5.4. göstergelerin vücuttaki alkolü tespit etmek için çalışma prensibini açıkça göstermektedir. Prensip, hidrojen peroksit (H) oluşumu ile birlikte etanolün spesifik enzimatik oksidasyonuna dayanır. 2 O 2 ), renkli bir kromojen oluşumuna neden olur,şunlar. bir kromofor grubu (karbon, oksijen, azot atomlarından oluşan kimyasal grup) içeren organik madde.
Bu nedenle, bu göstergeler görsel olarak (renk skalasında) insan tükürüğündeki alkol içeriğini gösterir. Alkol tüketimi ve zehirlenme gerçeklerini belirlerken tıbbi kurumlarda kullanılırlar. Göstergelerin kapsamı, alkol tüketimi gerçeğini tespit etmek gerektiğinde herhangi bir durumdur: araç sürücülerinin yolculuk öncesi denetimlerinin yapılması, trafik polisi tarafından yollarda sarhoş sürücülerin belirlenmesi, acil durum teşhislerinde kendi kendine bir araç olarak kullanılması. kontrol, vb.
6. Fotokromizm.
hadi tanışalım ilginç fenomen, maddelerin renginde de bir değişiklik olduğunda, fotokromizm.
Bugün bukalemun gözlüklü gözlüklerin kimseyi şaşırtması pek mümkün değil. Ancak ışığa bağlı olarak rengini değiştiren olağandışı maddelerin keşfinin tarihi çok ilginç. 1881'de İngiliz kimyager Phipson, arkadaşı Thomas Griffith'ten olağandışı gözlemlerini anlatan bir mektup aldı. Griffith, postanenin pencerelerinin karşısında bulunan ön kapısının gün boyunca renk değiştirdiğini - güneş doruk noktasındayken karardığını ve alacakaranlıkta aydınlandığını yazdı. Mesajın ilgisini çeken Phipson, postane kapısını boyamak için kullanılan boya olan lithopon'u inceledi. Arkadaşının gözlemi doğrulandı. Phipson, fenomenin nedenini açıklayamadı. Bununla birlikte, birçok araştırmacı tersinir renk reaksiyonu ile ciddi şekilde ilgilenmektedir. Ve yirminci yüzyılın başında, "fotokrom", yani "ışığa duyarlı boyalar" adı verilen birkaç organik maddeyi sentezlemeyi başardılar. Phipson'ın zamanından beri bilim adamları fotokromlar hakkında çok şey öğrendiler -Işığa maruz kaldığında renk değiştiren maddeler.
Fotokromizm veya tenebescence, görünür ışık, ultraviyole etkisi altında bir maddenin renginde tersinir bir değişiklik olgusudur.
Fotokromik bir maddede ışığa maruz kalma nedenleri, atomik yeniden düzenlemeler, elektronik seviyelerin popülasyonundaki değişim. Renkteki değişime paralel olarak, bir madde kırılma indisini, çözünürlüğünü, reaktivitesini, elektriksel iletkenliğini ve diğer kimyasal ve fiziksel özelliklerini değiştirebilir. Fotokromizm, sınırlı sayıda organik ve inorganik, doğal ve sentetik bileşiklerde bulunur.
Kimyasal ve fiziksel fotokromizm vardır:
- kimyasal fotokromizm: molekül içi ve moleküller arası tersinir fotokimyasal reaksiyonlar (tautomerizasyon (tersinir izomerizm), ayrışma (bölünme), cis-trans-izomerizasyon, vb.);
- fiziksel fotokromizm: atomların veya moleküllerin farklı durumlara geçişinin sonucu. Bu durumda renkteki değişiklik, elektronik seviyelerin popülasyonundaki bir değişiklikten kaynaklanmaktadır. Bu tür fotokromizm, maddeye yalnızca güçlü ışık akıları maruz kaldığında gözlenir.
Doğadaki fotokromlar:
- Mineral tugtupit rengi beyaz veya soluk pembeden parlak pembeye değiştirebilir.
fotokromik malzemeler
Aşağıdaki fotokromik malzeme türleri vardır: sıvı çözeltiler ve polimer filmler (makromoleküler bileşikler) fotokromik içeren organik bileşikler, hacimlerinde eşit olarak dağılmış gümüş halid mikro kristalli camlar (halojenli gümüş bileşikleri), fotoliz ( ışıkla çürüme) fotokromizme neden olan; Çeşitli katkı maddeleri ile aktive edilmiş alkali ve toprak alkali metal halojenür kristalleri (örn. 2 /La,Ce; SrTiO 3 /Ni,Mo).
Bu malzemeler, göz korumasında ve ışık radyasyonundan, lazer teknolojisinde vb. cihazlarda değişken optik yoğunluğa sahip (yani ışığın akışını düzenlerler) ışık filtreleri olarak kullanılır.
Fotokromik lensler
Işığa maruz kalan, kısmen kağıtla kaplanmış fotokromik mercek. Fotokromik moleküller merceğin her iki yüzeyinde yer aldığından, açık ve koyu kısımlar arasında ikinci bir renk seviyesi görülebilir. polikarbonat ve diğerleri plastik . Fotokromik lensler tipik olarak UV varlığında koyulaşır ve yokluğunda bir dakikadan daha kısa sürede aydınlanır, ancak bir durumdan diğerine tam geçiş 5 ila 15 dakika arasında gerçekleşir.
Sonuçlar.
Bu nedenle, çeşitli bileşiklerin rengi şunlara bağlıdır:
* ışığın maddenin molekülleriyle etkileşiminden;
* Organik maddelerde renk, elementin elektronlarının uyarılması ve diğer seviyelere geçişi sonucu oluşur. Tüm büyük molekülün elektron sisteminin durumu önemlidir;
* inorganik maddelerde renk, bir elementin atomundan diğerinin atomuna elektronik geçişler ve yük transferinden kaynaklanır. Elemanın dış elektron kabuğu tarafından önemli bir rol oynar;
* bileşiğin rengi etkilenir dış ortam;
*önemli rol bileşikteki elektron sayısını oynar.
Kullanılan kaynakların listesi
1. Artemenko A. I. "Organik kimya ve insan" ( teorik temel, ileri düzey kurs). Moskova, "Aydınlanma", 2000.
2. Fadeev G. N. "Kimya ve renk" (kitap ders dışı okuma). Moskova, "Aydınlanma", 1977.