Olyan hajfestéket hoztak létre, amely reagál a hőmérséklet változásaira. Víz, amely másodpercek alatt megváltoztatja a színét A króm gyakorlati felhasználásának jelenlegi legszembetűnőbb példái

Színtényezők meghatározása. Mi a szín kémiai szempontból? Lehetetlen figyelembe venni a szín kémiai lényegét a látható fény fizikai tulajdonságainak ismerete nélkül. A nagy angol fizikusnak, I. Newtonnak köszönhetjük, hogy megmagyarázta a fehér szín színspektrum sugarak halmazára bomlásának jelenségét. Mindegyik hullámhossz egy bizonyos energiának felel meg, amelyet ezek a hullámok hordoznak. Bármely anyag színét a hullámhossz határozza meg, amelynek energiája uralkodik ebben a sugárzásban. Az ég színe attól függ, hogy mennyi napfény éri a szemünket. A rövid hullámhosszú (kék) sugarak visszaverődnek a levegőgázok molekuláiról és szétszóródnak. Szemünk érzékeli őket, és meghatározza az ég színét - kék, kék (3. táblázat).

Ugyanez történik a színes anyagok esetében is. Ha egy anyag bizonyos hullámhosszú sugarakat veri vissza, akkor színezett. Ha a teljes spektrum fényhullámainak energiája egyformán elnyelődik vagy visszaverődik, akkor az anyag feketének vagy fehérnek tűnik. Az emberi szem optikai rendszert tartalmaz: a lencsét és az üvegtestet. A retina fényérzékeny elemeket tartalmaz: kúpokat és rudakat. A kúpok lehetővé teszik a színek megkülönböztetését.

3. táblázat A spektrum látható részén egy abszorpciós sávval rendelkező anyagok színe

Amit tehát színnek nevezünk, az két fizikai és kémiai jelenség eredménye: a fény kölcsönhatása az anyag molekuláival és az anyagból érkező hullámok hatása a szem retinájára. Így, első tényező színképzés - fény.

Tekintsünk példákat a következőkre, második tényező- az anyagok szerkezete.

A fémek kristályos szerkezetűek, atomokból és elektronokból álló rendezett szerkezetűek. A szín az elektronok mozgékonyságával függ össze. Fémek megvilágításánál a visszaverődés dominál, színük a visszavert hullámhossztól függ. A fehér csillogás a látható sugarak szinte teljes halmazának egyenletes visszaverődésének köszönhető. Ez az alumínium, a cink színe. Az arany vöröses-sárgás színű, mert elnyeli a kék, indigó és lila sugarakat. A réznek is van vöröses színe. A magnéziumpor fekete, ami azt jelenti, hogy ez az anyag elnyeli a sugárzás teljes spektrumát.

Következő, a harmadik a szín megjelenési tényezője az anyagok ionos állapota. A szín a színes részecskék körüli környezettől is függ. Az oldatban lévő kationokat és anionokat egy oldószer héj veszi körül, amely hatással van az ionokra.

A vegyszerek színváltozását befolyásoló tényezők. Ha egyszerű kísérletet végeznek a következő anyagok hozzáadásával a céklalé (málna színű) oldatához: ecetsav; lúgos vagy vizes oldat, ennek hatására a céklaoldat színének megváltozása figyelhető meg. Az első esetben savas környezet a céklaoldat színének lilára változásához vezet, a második kísérletben a lúgos közeg az oldat színét kékre változtatja, és a víz (semleges közeg) hozzáadása nem okoz színváltozást.

A kémikusok ismerik a lúgos környezet meghatározására szolgáló mutatót - a fenolftaleint. Az alkáli oldatok színét bíborvörösre változtatja. Történelmi tényhez kötik a vasion színének megváltozását, ha véres színű kálium-tiocianát veszi körül. 1720-ban I. Péter politikai ellenfelei a papságból az egyik szentpétervári katedrálisban megszervezték az Istenszülő „csoda” ikonját, amely könnyeket kezdett ejteni, amit Péter reformjaival szembeni rosszallásának jeleként kommentáltak. . I. Péter alaposan megvizsgálta az ikont, és valami gyanúsat vett észre: apró lyukakat talált az ikon szemében. A könnyek forrását is megtalálta: vas-tiocianát oldattal átitatott szivacs volt, amelynek vérvörös színű. A súly egyenletesen nyomja a szivacsot, és kinyomja a cseppeket az ikonon lévő lyukon keresztül. „Itt a csodálatos könnyek forrása” – mondta a császár.

A vegyszerek a természet részét képezik, amely minden oldalról körülvesz bennünket. Az állati vér és a levélzöldek hasonló szerkezetűek, de a vér vasionokat - Fe, a növények - Mg-t tartalmaz. Ez biztosítja a színt: piros és zöld. A „kék vér” mondás egyébként igaz a mélytengeri állatokra, amelyek vérében vas helyett vanádium van. Azok az algák is, amelyek olyan helyeken nőnek, ahol kevés az oxigén, kék színűek.

A klorofillt tartalmazó növények szerves magnézium anyagokat képeznek, és felhasználják a fény energiáját. A fotoszintetikus növények színe zöld.

A vastartalmú hemoglobin az oxigén szállítására szolgál a szervezetben. A hemoglobin oxigénnel élénkvörösre festi a vért, oxigén nélkül pedig sötét színt ad a vérnek.

A színek fizikai-kémiai természetére vonatkozóan a következő következtetéseket kell levonni:

A szín kialakulásában az első tényező a fény;

A második tényező az anyagok kémiai szerkezete;

A szín megjelenésének harmadik tényezője a vegyszerek ionos állapota, a szín a színes részecskék körüli környezettől függ.

4.2. A festékek kémiája .

A színek harmóniája a tervezés művészetének egyik összetevője. A legősibb festékek a szén, a kréta, az agyag, a cinóber és egyes sók, például a réz-acetát (verdigris) voltak. A festékeket és festékeket művészek, dekorátorok és textilmunkások használják.

Az első színezékek - szervetlen pigmentek - alkalmazása a kőkorszakban kezdődött. primitív emberek színes természetes ásványokat használt a test, a különféle háztartási cikkek és ruházat festésére. A barlangokban készült gyönyörű rajzok a mai napig fennmaradtak, több száz évszázadon át túlélték alkotóikat. A színes ásványok a nemesfémekkel együtt mindig is az emberek hatalmának és gazdagságának szimbólumai voltak. Az emberiség fejlődésével a színezékek iránti igény csak nőtt.

Még a tizedik században Kr.e. a Földközi-tenger fenekén, Thira városa közelében (ókori Fönícia) tűcsigákat fogtak. A rabszolgák nap mint nap merültek a tengerbe ezekért a csigákért. Más rabszolgák kipréselték, sóval őrölték és további feldolgozásnak vetették alá, ami sok műveletből állt. A kivont anyag eleinte fehér vagy halványsárga volt, de a levegő és a napfény hatására fokozatosan citromsárga, majd zöld színűvé vált, végül pedig pompás ibolyavörös színt kapott. Megkapta lila több évszázadon át a színezékek közül a legértékesebb volt. Akkoriban a hatalom szimbóluma volt – a lilára festett ruhák viselésének joga a hozzájuk legközelebb álló uralkodók és nemesek kiváltsága volt. Csak egy négyzetméter szövet festése az így kapott festékkel nagyon drága volt. Valóban, egy gramm lila előállításához 10 000 csigát kellett feldolgozni!

Tírusz rabszolgáinak hátborzongató munkája nem az egyetlen ilyen példa a történelemben. Néhány száz évvel később indigó- Az Indigofera tinctiria növényből kivont ibolya-kék festék a Brit Kelet-Indiai Társaság egyik fő profitforrásává vált. A Kelet-indiai Társaság hajói évente 6-9 millió kilogrammnyi értékes festéket szállítottak a világ minden részére. Korábban vitorlákat festettek, most farmert.

Napjainkban a modern olcsó és egyben élénk színezékek minden színben és árnyalatban való gyártása már nem igényli a rabszolgák vagy a kolóniák lakosságának túlterheltségét. Ezeket, beleértve a lilát és az indigót is, vegyi üzemekben állítják elő. A lila és az indigó azonban elvesztette korábbi dicsőségét. Ezeket felváltották a fényállóbb szintetikus festékek, amelyek közül ma már széles a választék.

A jelenlegi sikerhez vezető út megnyílt számos vegyész tudós munkájának köszönhetően. 1826-ban, 1840-ben és 1841-ben Unferdorben, Fritzsche és Zinin egymástól függetlenül nyert anilint indigóból. 1834-ben Runge felfedezte az anilint a kőszénkátrányban, ugyanabban az évben a fenolt, és valamivel később az első festéket a kőszénkátrányból - rozolsav lila színt adva.

1856-ban a 18 éves kémikus, Perkin, aki az ünnepek alatt otthoni laboratóriumában dolgozott, és sikertelenül próbálkozott a kinin szintetizálásával, váratlanul kapott egy élénk vöröses-lila festéket - beköltözni. Apjával és bátyjával együtt Perkin céget alapított, majd egy évvel később megszervezte a mauveine gyári méretekben történő gyártását. Így Perkin megalapozta az anilinipar létrehozását.

1868-ban Grebe és Liebermann felfedte a titkot alizarin- a madder gyökereiből kivont vörös festék. Szintézisek következtek. eozinés más ftalein festékek Bayer és Caro és az antracén festékek szerkezetének megfejtése E. Fischer és O. Fischer. A XIX. század végére. ezek az eredmények az indigó szintézisének ipari bevezetésében csúcsosodtak ki a Heimann és más vegyészek által kidolgozott módszer szerint.

A német vegyészek érdeme a festék- és lakkipar fejlesztésében nagy. A német cégek már 1911-ben 22 000 tonna szintetikus indigót exportáltak. Azzal, hogy egyidejűleg 1500 tonna olcsó szintetikus alizarint gyártottak, szinte teljesen felváltották a természetes alizarint, ami az őrült tenyésztés jelentős csökkenéséhez vezetett.

Miért kapnak bizonyos színt a fehér fénnyel megvilágított anyagok? A tény az, hogy a festéken áthaladva a fényt a molekulái elnyelik. A festékmolekulák szerkezete olyan, hogy a fény szelektíven nyelődik el. A festékmolekula „kiválasztja” a fehér fényt alkotó sugarakat, a spektrum vonalait, amelyek csak rá jellemzőek. A színek egy részét elvesztve a beeső sugarat az ún további színek(Zöld-piros, sárga-lila, kék-narancs) Például a vörös elvesztése zöld árnyalatot eredményez.

Mitől függ egy anyag abszorpciós spektruma? Előttünk egy viszonylag egyszerű szerkezetű festékképlet: Pontos kémiai név- n, n "-dimetil-amino-azobenzolszulfonát-nátrium. Ezt az anyagot indikátorként használják, más néven - metil narancs. Ez a festék azonban nem alkalmas festésre, mivel sav hozzáadásakor a sárga szín pirosra vált. Nem véletlen, hogy a szerves festékek összetett szerkezetűek. Számos vegyész által végzett tanulmányok lehetővé tették a vegyület színe és szerkezete közötti kapcsolat megállapítását. A festékmolekula alapja vagy magja általában gyűrűs szerkezetet alkot. Színhordozókat - kromoforokat - kell rá rögzíteni. Ezek mindig telítetlen csoportok:

CH=CH jelentése etiléncsoport;

С=О – karbonilcsoport (oxocsoport, ketocsoport);

N=N - azocsoport;

N=O, nitrozocsoport;

Az NO2 egy nitrocsoport.

A mag és a kromofor csoportok együtt színes rendszert alkotnak - egy kromogént. A legtöbb esetben egyetlen kromofor jelenléte még nem ad színt. Például a narancssárga molekulában b-karotin- sárgarépa festék - 11 kettős kötést tartalmaz. Ezenkívül a szín attól is függ, hogy a kromoforok pontosan hogyan helyezkednek el és kapcsolódnak egymáshoz. A szín fokozása, árnyalatának elmélyítése és a nagyobb színtartósság elérése érdekében további csoportokat, auxokrómokat kell a maghoz rögzíteni a kromoforral. Ide tartozik elsősorban az OH hidroxilcsoport és az NH2 aminocsoport, amelyek nemcsak a színt befolyásolják, hanem savas vagy bázikus jellegüknél fogva növelik a festék affinitását a szálhoz. Modern elektronelmélet A színezés a színt a festékmolekula elektronfelhőjének fényével való kölcsönhatás eredményének tekinti. A kromofor és auxokromofor csoportok jelenléte által meghatározott paramétereitől függ a molekula abszorpciós spektruma.

Foszforok. A hagyományos festékek az elnyelt fényt az emberi szem számára láthatatlan infravörös sugárzás formájában szórják szét. Vannak azonban olyan molekulák, amelyek a külső energia hatására gerjesztett állapotba visszatérve látható színű sugarakat képesek kibocsátani. Ezek foszforok. Az izzásukhoz szükséges energia lehet kémiai („foszforok”), mechanikai („triboluminoforok”), elektromos („elektroluminoforok”) vagy fény („fotoluminoforok”), valamint sugárzás hatására.

A foszforeszkáló foszforok a természetben léteznek. A fény egy anyag levegőben történő lassú oxidációja miatt fordulhat elő (például fehér foszfor, egyes rovaroknál a luciferin, mikrobák, gombák, halak). Az ilyen anyagok, ha nem jutnak hozzá oxidálószerhez (levegő oxigén), nem világítanak. Egyes anyagok dörzsölés vagy rázás közben világítanak (például kristályos kelidonin, egyes mangánaktivált szulfidok stb.). Ezt a fényt tribolumineszcenciának nevezik. A szem számára láthatatlan sugárzás vagy röntgensugárzás jelenlétében izzó anyagokat tartósan világító kompozíciók készítésére használják. Például a paraffint radioaktív anyagként használják, amelynek molekuláiban a közönséges hidrogénatomok (protium) egy részét szupernehéz radioaktív hidrogén (trícium) atomjai helyettesítik. A készítményben található radioaktív elemek miatt az ilyen látható fényforrások veszélyesek az egészségre. Az elektroluminoforokat széles körben használják a világítástechnikában.

Foszforfestékként azonban szervetlen vagy szerves fotoluminoforokat használnak. Molekuláik gerjesztési idejétől függően a fényporok több órás gerjesztési idővel is világíthatnak a sötétben (sok ilyen világító játékot árulnak), vagy rövid időn belül a foszforok egyszerűen jellegzetes színt kapnak. Különösen érdekesek az olyan foszforok, amelyek aktívan elnyelik az UV-sugárzást. Az ilyen foszforral színezett ruhák fényesen "égnek" a napon. A rendkívüli helyzetek minisztériumának dolgozóinak piros ruhája még a ködben is több kilométerre látszik. A foszforfestéket útjelző táblákhoz és reklámokhoz, mentőcsónakokhoz használják. De az ilyen foszforoknak váratlan felhasználási területei is vannak.

UV védelem. Számos olyan kozmetikum van a piacon, amely megvédi az embert a káros UV-sugárzástól, például fényvédők. Ezeknek a termékeknek a fő aktív összetevői az UV-elnyelők – ugyanazok a foszforok, amelyek elnyelik a káros kemény sugárzást.

De nem csak az emberi testet kell megvédeni az ultraibolya sugárzástól. Az UV-elnyelőket - fénystabilizátorokat - széles körben használják a polimerek védelmére. Ilyen például a Tinuvin. Gerjesztetlen állapotban a hidroxilcsoport hidrogéne és a legközelebbi nitrogénatom között stabil hidrogénkötés jön létre. Stabilitása a stabil hatszög kialakulásának köszönhető. Az UV-sugárzás kvantum elnyelése elegendő ahhoz, hogy elpusztítsa ezt a gyűrűt. Helyreállításakor energia bocsát ki, de ez már nem káros ultraibolya, hanem biztonságos infravörös sugárzás. (Minden fémtárgynak kitett felülete környezet megsemmisül. A leghatékonyabb a védelmük színes pigmentekkel: alumíniumpor, cinkpor, piros ólom, króm-oxid).

Optikai fehérítők. Bizonyára mindenki észrevette, hogy a diszkóban, amikor bekapcsolja a speciális háttérvilágítást, az emberek fehér ingei és blúzai kéken világítanak. Egy fehér papírlap még fényesebben fog ragyogni. Ez azt jelenti, hogy speciális foszforokat - optikai fehérítőket - adtunk a ruhák és a papír szövetéhez. Hatásuk hasonló a közönséges "kék" hatásához, amelyet korábban a mosás során a vízhez adtak a ruhák fehérítésére. Ma fehérítés céljából olyan anyagokat visznek be a mosóporok összetételébe, amelyek kékes fluoreszcenciát adnak az anyagnak.

A sárgát kiegészítő kék szín „megöli” az anyag sárgaságát. Ugyanezt teszi a foszfor, amely az UV-sugárzást kék sugárzássá változtatja. Ugyanakkor megvédi az anyagot az ultraibolya sugárzástól.

Fénypor üvegházhatású fóliához. A szokásos üvegházhatású polietilén fólia már elavult (egyébként az „üvegházhatás” annak a ténynek köszönhető, hogy az UV és a látható sugarak szinte veszteség nélkül áthaladnak a polietilén rétegen, és a polietilén átlátszatlan a talajfelszínről érkező termikus infravörös sugarak számára) . Vannak új fotokonvertáló filmek, amelyek vörösen világítanak a napon. Egy speciális, európium-oxid bázison szintetizált foszfor bocsátja ki, amely a zöld, kék és UV sugárzást vörössé alakítja. Persze nagyon szép, nem a szépségről van szó.

A fejlődés kezdeti szakaszában lévő növénynek nagy mennyiségű vörösre van szüksége a zöld tömeg (levelek) növekedéséhez. Ez a foszfor célja. Neki van összetett szerkezet, amely az UV sugárzás fokozatos átalakítását biztosítja a kívánt vörös színre. Ezért a növények leveleire eső fényben a vörös szín mennyisége többszörösére nő, ami az üvegházi növények termésének növekedéséhez vezet. Igaz, amikor eljön a gyümölcs érésének ideje, az ilyen filmet kékre kell cserélni. Éppen ellenkezőleg, elnyeli a vörös sugarakat. A levelek növekedése leáll, a növény minden energiája a gyümölcsök növekedésére irányul.

Elveszett folyó. A fluoreszcencia akkor is jól látható, ha 1 g radomin 6G-t 100 000 liter vízben oldunk. A foszforok azon képességét, hogy elhanyagolható koncentrációban szokatlanul könnyen kimutathatók, a felszín alatti vízáramlások irányának meghatározására használják. Példa erre a Duna "eltűnése" kérdésének megoldása. Ennek a folyónak a felső szakaszán, az immedingeni vasútállomás közelében a Duna vizének nagy része laza mészkősziklákba vész. A vízmozgás irányának megállapítására 1877-ben ezen állomás közelében 10 kg fluoreszceint öntöttek a Dunába. 60 óra elteltével az egyik kitett oszlop határozott fluoreszcenciát talált egy kis folyóban. A modern időkben a foszfornak ez a tulajdonsága nagyon hasznosnak bizonyult a szivárgások és a szennyvíztermelés környezetvédelmi ellenőrzésében. Ne feledkezzünk meg a dokumentumok és végül a bankjegyek foszfornyomtatásával történő védelmi rendszerről sem.

kvantumpontok. A mikroorganizmusok által tápközeggel felvett foszfor nanorészecskék (kvantumpontok) lehetővé teszik mozgásuk és fejlődésük nyomon követését egy élő szervezetben. Az ilyen részecskék rosszindulatú sejtek általi szelektív felszívódását már használják a rák és más betegségek korai stádiumában történő diagnosztizálására.

A fent leírtakon kívül sok érdekes festék létezik. Például olyan fotokróm festékeket fejlesztettek ki, amelyek az UV-sugárzás dózisának növekedésével, a hőmérséklet emelkedésével és az elektromos tér hatására változtatják a színüket. Vannak olyan színezékek, amelyek a visszavert és áteresztett fényben eltérően színeznek filmet. Nagy cikk írható a többrétegű gyöngyházfényű pigmentekkel történő interferenciaszínezésről, a holografikus színezésről, a folyadékkristályos szerkezetek használatáról, a digitális nyomtatásról és még sok másról.

Annak ellenére, hogy a kromoformolekulák létrehozásának alapvető szabályai ismertek, egy-egy új festék felfedezését ma is néha egy szerencsés véletlen okozza. A festékek technológiája egyszerre kémia, élettan és művészet.

5. A színérzékelés alapvető mintái:

A termokróm festék egy modern anyag, amellyel szokatlan bevonatok jönnek létre, amelyek különböző hőmérsékletek hatására megváltoztathatják a színüket. Ennek köszönhetően a hőérzékeny vegyületeket széles körben alkalmazzák a különböző iparágakban, az ajándéktárgyak gyártásától az autók festéséig.

A hatóanyag tulajdonságai

A készítmény hatóanyaga egy termokróm pigment. Ő biztosítja a bevonat melegítésre vagy hűtésre való reakcióját, amelyet színváltozás kísér. A hőmérséklet-ingadozás amplitúdója 15-70 °C.

Az az érték, amelynél a reakció elkezdődik, minden egyes készítmény esetében egyedi.

KATO_Katosha - Kaméleon haj (PRAVANA VIVIDS Mood Color)

A PRAVANA VIVIDS Mood Color a világ első pigmentje, amely a hőmérséklettől függően megváltoztatja a haj színét. EZ...

A termokróm pigmenteket az anyag mikrokapszulákba zárt folyadékkristályok formájában tartalmazza, ami lehetővé teszi, hogy különféle oldatokkal, például festékekkel olajra, gumira, ill. akril alap. A hatóanyag általában a színezőanyag teljes tömegének 5-30%-át teszi ki. felszerelés; ez a szám a kívánt eredménytől függ.

Termikus festékek típusai

A termokróm vegyületek két csoportra oszthatók:

• visszaváltható,
• visszavonhatatlan.

Az előbbiek közé tartoznak azok a bevonatok, amelyek reverzibilis vizuális hatást keltenek, vagyis képesek az árnyalatot megváltoztatni, és a hőmérséklet normalizálódásával visszatérni eredeti állapotukba. Ez a „trükk” nagyon sokszor megismétlődik.

A második esetben a festék egyszer megváltoztatja a színét, és végül a bevonat már nem reagál a melegre vagy a hidegre.

Felhasználási területek

A visszatérő típusú termokróm tintákat szélesebb körben használják, mint „eldobható” társaikat. Ezek az anyagok nagy népszerűségre tettek szert az autótulajdonosok körében, akik szeretnék eredetivé tenni autójukat a külső megjelenés szempontjából.

autóburkolat

A hőérzékeny festék isteni ajándék azoknak, akik szeretnek kísérletezni és kreatívak lenni az autóápolásban. Mindenki saját kezűleg készíthet új érdekes képet a vaslovának, mert a színváltó festékkel nem nehéz dolgozni. Akár közönséges ecsettel vagy hengerrel is felvihető, bár a karosszéria festésére a legjobb megoldás természetesen a festékszóró.

A termokróm anyag nemcsak a dekor fénypontja lehet, hanem fontos gyakorlati funkciója is lehet: ha melegítéskor az autó bevonata fehér vagy más világos árnyalatú lesz, akkor meleg időben a karosszéria képes lesz visszaverni a napsugarakat, ill. felület az autó kevésbé fog túlmelegedni.

Komplex vizuális hatás létrehozásához használhatja a következő technikát: fesse le az autót több réteg hőfestékkel, különböző hőmérsékleti küszöbökkel rendelkező vegyületekkel. hogyan egyértelmű faltól régi festék otthon? A „varázslat” hozzáadása segít a sablonnal készített vagy kézzel felvitt rajzokon (ha van művész alkotása).

Festékek, amelyek színt változtatnak a hőmérséklet hatására Az autó, amelynek kialakításához mesterien hőérzékeny festékeket használtak, egyszerűen nem maradhat észrevétlen a többi autó áramlatában!

Miközben örül a lehetőségnek, hogy feldíszítse járművét, még mindig tudnia kell, hogy a termokróm festéknek van néhány hátránya is:

• alacsony fényállóság: annak érdekében, hogy megvédje az autó karosszériájának bevonatát az ultraibolya sugárzás káros hatásaitól, egy réteg speciális lakkot kell felvinnie, és a parkolót előtetővel kell felszerelnie (a legjobb megoldás egy garázs);
• mechanikai sérülés esetén a gép teljes újrafestése szükséges;
• nehézségek az állandó színnel nem rendelkező autó regisztrációjában;
• hőérzékeny festék- drága anyag.

Színváltoztató ételek

Jó emlékezetes ajándék egy teás vagy kávés bögre, aminek a felületén egy-egy vicces felirat vagy rajz jelenik meg, ha forró ital kerül bele. A teríték érdekes részlete egy feltörekvő mintájú előételtál. Olyan festék, amely a hőmérséklettel változtatja a színét a rajzoláshoz?

A különféle gyerekételek pedig, amelyek vizuális jelzést adnak, ha a kása vagy a tej túl forró, hasznos dolog a kismamák mindennapjaiban.

Fontos: a termokróm festékek nem tartalmaznak mérgező anyagokat, és az ezekkel az anyagokkal festett edények biztonságosak az egészségre.

ruházat

A textilipar olyan kompozíciókat is használ, amelyek a hőmérséklettől függően változtatják a színüket. Így a testen hordott sima póló meglephet egy divatos nyomattal, és stílusos minta vagy címke jelenik meg a farmeren.

Emléktárgyak és dekor elemek

Ebben az iparágban a termokróm anyagok felhasználásának szokatlanul széles köre van nyitva: karácsonyi játékok és füzérek, egyéb ünnepi kellékek, eredeti lámpák és gyertyatartók, kulcstartók, ajándék írószerek és egyebek. A nagyszerű dolog az, hogy sok mindent meg lehet készíteni és megfesteni saját kezűleg, például festhet képet vagy készíthet egy táblát egy „titokkal”.

Nyomtatott termékek

Névjegykártyák, amelyek érintésre életre kelnek meleg kezek, parfümöt népszerűsítő reklámfüzetek vagy magazinok (dörzsölje az oldalt!), gyermek képeskönyvek, képeslapok – mindezt gyakran hőérzékeny vegyületekkel teszik, hiszen színpalettájuk meglehetősen gazdag.

Általánosságban elmondható, hogy ezeknek a szokatlan anyagoknak a mindennapi életében mindenki megtalálhatja saját maga, fantáziát mutatva és egy kis erőfeszítéssel.

További információ:

A termokróm festék másik előnye az ár. Ez meglehetősen alacsony, figyelembe véve ennek az anyagnak a tulajdonságait (1500 rubel egy 25 grammos tégelyhez, ami hosszú ideig elegendő). Az ilyen megoldások vonzzák az ügyfeleket, és kiváló reklámozást jelentenek.

• + 20 fok alatt - az anyag felvitelére az üdítőitalokhoz használt edényekre.
• + 29 ... + 31 fok - alkalmas olyan felületekre, amelyek színe megváltozik, ha testhőmérsékletnek vannak kitéve (érintéskor). Ezt a hatást széles körben alkalmazzák a reklámokban, pólókon, magazinokban és füzetekben.
• + 43 fok felett - olyan termékekhez szánt anyagok, amelyek kölcsönhatásba lépnek a meleg hőmérséklettel (forró italok edényei). Ebben az esetben a színváltó effektus nemcsak dekoratív, hanem figyelmeztető funkciót is ellát.

A bögrékre való felhordáshoz termokróm festéket használnak, amelynek gátja +20 Celsius fok alatt van.

A termokróm pigmentek általában mérgezőek, és csak korlátozott mértékben használják őket, de a The Unseen fejlesztőinek sikerült megszabadulniuk ettől a problémától hasonló, de ártalmatlan anyagok megtalálásával és szintetizálásával. Hogyan változtassuk meg a festék színét otthon? A hőmérséklet változása miatt ezek a molekulák ilyen vagy olyan térbeli konformációt vesznek fel, megváltoztatva az elnyelt sugárzás spektrumát.

A készletben található festéktől függően ez különböző hőmérsékleteken történhet. Például a „hideg” kék és fehér 15 ° C körül, a „forró” vörös és fekete pedig 31 ° C-on vált át egymásba.

A Boker számos olyan festéket fejlesztett ki, amelyek különböző hőmérsékleti tartományokban megváltoztatják a színüket. Az átmeneti pontok a szoba és a külső hőmérséklet közötti átmenetnek felelnek meg, vagy megfelelnek az emberi test hőmérsékletének. A kidolgozott kompozíciók között van fekete festék, amely forró levegő hatására vörösre változtatja színét, vannak feketéről fehérre, ezüstből halványkékre, kékről fehérre és feketéről sárgára változó festékek.

Komplex vizuális hatás létrehozásához használhatja a következő technikát: fesse le az autót több réteg hőfestékkel, különböző hőmérsékleti küszöbökkel rendelkező vegyületekkel. A „varázslat” hozzáadása segít a sablonnal készített vagy kézzel felvitt rajzokon (ha van művész alkotása). Az autó, amelynek kialakításához mesterien hőérzékeny festékeket használtak, egyszerűen nem maradhat észrevétlen a többi autó áramlatában!

De már a promóciós videók első mintái is lehetővé teszik számunkra, hogy elképzeljük az ilyen hajfesték használatának hatását. Amikor a fürtök - a fúvós hajszárító hőmérsékletének hatására - sötét, majdnem feketéről enyhén vöröses csillogású árnyalatot váltanak élénkvörösre, sőt világosvörösre.
Elég érdekesen néz ki. A festék készítői ráadásul maximális biztonságot ígérnek: semmivel sem lesz károsabb, mint a ma árusított hagyományos hajfestékek.

A termokróm (hőérzékeny) festékek nagyon népszerűek az élelmiszeriparban. Az ilyen festékkel bevont és a termékre helyezett kép tájékoztatja a fogyasztót arról, hogy a termék elérte-e a kívánt hőmérsékleti tartományt, például hűtőszekrényben vagy sütőben. A termokróm festéket a sör, alkoholos italok (üvegek, címkék, matricák stb.) gyártói is használják, ahol az ital lehűtését jelzi, kerámia edények (csészék, poharak, tányérok) gyártásánál, valamint felhasználják. ban ben különféle fajták műanyag PP, PVC, ABS, szilikongumi és egyéb átlátszó vagy áttetsző műanyagok fröccsöntéshez, extrudáláshoz, ofszet, szitanyomás, szitanyomás, flexográfia.

§5. Miért van szükség mutatókra?

Mikor savas környezet, az oldatnak savanykás íze van és feleslegben vannak benne hidrogénkationok (oxónium), amikor lúgos- az oldatban feleslegben vannak hidroxid-anionok. Ha az oxónium kationok és a hidroxid anionok oldata egyenlő, akkor a közeget semlegesnek tekintjük. Kationok H+és anionok ó- Folyamatosan a bajnoki címért küzdve, és gyorsan meghatározva, ki a győztes a versenyen, segítségünkre vannak ennek az "olimpiának" a "bírói" - sav-bázis indikátorok.

Mutatók„mutatókat” jelent. Ezek olyan anyagok, amelyek színe megváltozik attól függően, hogy savas, lúgos vagy semleges környezetben vannak. A leggyakoribb mutatók lakmusz, fenolftalein és metilnarancs.

Sav-bázis indikátor jelent meg először lakmusz. Lakmusz - víz infúzió sziklákon növekvő lakmuszzuzmó Skóciában. Ezt a mutatót véletlenül fedezte fel 1663-ban Robert Boyle angol kémikus és fizikus. Később a szűrőpapírt lakmusz infúzióval impregnálták; megszárították, és ily módon indikátor "lakmuszpapírokat" kaptak, lúgos és vörös savas oldatokban kék.

fenolftalein, amelyet alkoholos oldat formájában használnak, megszerzi lúgos környezetben málnás, semleges és savas környezetben színtelen. Ami a mutatót illeti metil narancs, vagy másképpen "metilnarancs", ez tényleg narancssárga semleges környezetben. Savakban színe rózsaszín-bíbor színű lesz, lúgokban pedig sárga..

Ha nincsenek valódi kémiai indikátorok, akkor a környezet savasságának meghatározására sikeresen használhatja ... otthoni, mezei és kerti virágokat, sőt sok bogyós gyümölcs - cseresznye, arónia, ribizli - levét. Rózsaszín, málna vagy piros muskátli virágok, szirmok pünkösdi rózsa vagy színes borsó lúgos oldatba merítve kék színűvé válik. A lé lúgos környezetben is kék színűvé válik cseresznye vagy ribizli. Éppen ellenkezőleg, savban ugyanazok a "reagensek" rózsaszín-piros színt kapnak. Növényi sav-bázis indikátorok itt – színezőanyagok név szerint antocianinok . Pontosan antocianinok a rózsaszín, a piros, a kék és a lila különböző árnyalatait adja sok virágnak és gyümölcsnek.

répa színezőanyag betain lúgos környezetben elszíneződik, savas környezetben pirosra színeződik. Ezért van a savanyú káposztával készült borscs olyan étvágygerjesztő színe.

Az ember, minden állat (rovarok, tengerek és óceánok lakói, a legegyszerűbb mikroorganizmusok is) különböző felbontású látással, sok esetben színlátással rendelkezik.

A napspektrum látható részének megfelelő, meghatározott hosszúságú (380-700 nm) fénysugarak kölcsönhatása eredményeként meghatározott kémiai szerkezetű szervetlen és szerves anyagokat (festékeket és pigmenteket) tartalmazó átlátszó és átlátszatlan tárgyakkal. vagy a nanorészecskék szigorúan szervezett szerkezetével rendelkező objektumok (szerkezeti színezés) egy bizonyos hullámhosszú sugarak szelektív abszorpciója történik, és ennek megfelelően a többi (levonva az elnyelt) sugarakat visszaverődik (átlátszatlan tárgy) vagy továbbítja (átlátszó tárgy). Ezek a sugarak egy színlátó állat szemébe bioszenzorokra jutnak, és a retinát érő fénykvantumok energiájának megfelelő kémiai impulzust okoznak. idegrendszer Az agy egy bizonyos, a vizuális észlelésért felelős részébe továbbítják, és ott a környező világ színes képének érzete alakul ki.

Ahhoz, hogy mindannyian gyönyörűnek lássuk a világot annak minden színében, össze kell hangolni bizonyos fizikai, kémiai, biokémiai és élettani feltételeket, amelyek bolygónkon teljesülnek. Vagy esetleg mások?

• A Föld felszínét elérő, 380-700 nm hullámhosszú sugarak jelenléte a napspektrumban (a spektrum látható része). A Nap spektrumának nem minden sugara éri el a Föld felszínét. Tehát az ózonréteg keményen nyeli el (nagy energia, amely elpusztítja az élő szervezeteket) ultraibolya (< 290 нм), благодаря чему на планете Земля существует жизнь.
• A természet, majd az ember számos olyan anyagot és anyagot hozott létre, amelyek kémiai szerkezetüknél és fizikai szerkezetüknél fogva képesek voltak szelektíven elnyelni a spektrum látható részének sugarait. Az ilyen anyagokat és anyagokat színezettnek és színezettnek nevezzük.
• Az élőanyag evolúciója (sok millió év) az élőlényeket bioszenzorokkal ("biospektrofotométerekkel") díjazta – olyan látással, amely szelektíven reagál a látható sugarak mennyiségére, az idegrendszerre és az agyszerkezetre (magasabb állatok), a fotoimpulzusokat biokémiai impulzusokká alakítva, amelyek hozzon létre egy színes képet az agyunkban.

Hagyományosan ősidők óta (sok ezer éve) a természetet utánozva (nappal szinte minden színes, színes, a szivárvány összes színéből) megtanulta az ember színes és színes anyagokat előállítani, és sok sikert ért el. módokon. A múlt előtti század közepén (1854) William Perkin, a King's College (Anglia, London) 3. éves hallgatója szintetizálta az első szintetikus festéket, a mauveine-t. Ettől kezdődött az anilinipar kialakulása (az első ipari forradalom). Ezt megelőzően sok ezer évig az emberek természetes színezőanyagokat (festékek, pigmentek) használtak.

De a természetben a színezékek és pigmentek nemcsak nagyon fontos és sokrétű funkciót töltenek be a természeti tárgyak színezésében, hanem számos más feladatot is ellátnak: védelmet nyújtanak a káros mikroorganizmusokkal szemben (növényben), fényenergiát alakítanak át biokémiai anyagokká (klorofill, rodopszin) stb.

Krómfestékek és színezőanyagok (festékek, pigmentek, nanostruktúrák)

Még egyszer hangsúlyozni kell, hogy a szín megjelenésének két mechanizmusa van:

1. A szubsztrátumban bizonyos kémiai szerkezetű színes (festékek, pigmentek) anyagok jelenléte miatt;
2. A rendezett nanorétegek, nanocellák, nanorészecskék (molekulák, szupramolekulák, kristályok, folyadékkristályok) fizikai szerkezetéből adódóan az interferencia, diffrakció, többszörös visszaverődés, fénytörés stb.

Kialakulásának első és második mechanizmusának színezésére a króm figyelhető meg. Mi az a króm, amivel egy hétköznapi ember elég gyakran találkozik, és a színkémikus nemcsak állandóan találkozik ezzel a jelenséggel, hanem foglalkoznia is kell vele, vagy mindenképpen figyelembe kell vennie, és még jobb használni (ezt még el kell mondani).

Chromia- Ezt megfordítható színváltozás (szín, árnyalat, intenzitás) valamilyen külső fizikai, kémiai és fizikai-kémiai impulzus hatására.

A krómot nem szabad összetéveszteni a visszafordíthatatlan változásokkal, amikor a foltos rendszer megsemmisül. Ezeket a visszafordíthatatlan színváltozásokat a különböző tényezőkkel szembeni színtartósság pontokban értékeljük.

A krómnak a következő típusait különböztetjük meg, attól függően, hogy melyik tényező, impulzus hatására következik be reverzibilis színváltozás: foto-, termo-, kemo-, szolvát-, mechano-, elektro-, magnetokrómia.

Photochromia(reverzibilis színváltozás vagy fényáteresztés) - elektromágneses sugárzás hatása alatt, beleértve a természetes (napfény) vagy mesterséges sugárforrást. Ezzel a negatív jelenséggel szembesülnek a színkémikusok, amikor olyan festékeket használnak, amelyek hajlamosak a fotokrómiára. Az ilyen festékekkel festett anyagból készült termékek erős napfény hatására észrevehetően megváltoztatják színárnyalatukat, de ez megfordítható, és sötétben (szekrényben, éjszaka) a szín visszatér eredeti színéhez. Ez a jelenség azonban hisztérikus, és bizonyos számú ciklus után a szín elveszti intenzitását (fotodestrukció). A fotokrómiára hajlamos festékek általában nem rendelkeznek elegendő fényállósággal.

A festékek fotokrómiára való hajlamát az ISO szabvány szerint értékelik.

termokrómia- visszafordítható színváltozás (szín, árnyalat) a festett tárgy hevítésekor. Ezt a jelenséget a mindennapi életben figyeljük meg, amikor festett textíliákat vasalunk; A termokrómia különösen kifejezett, ha a termékeket vasalás előtt nedvesítik. Lehűlés után bizonyos idő elteltével a szín visszaáll az eredeti színére. A termokrómiára való hajlam minden festéknél eltérő; a szintetikus szálakból készült szöveteken erősebben jelentkezik.

Kemochromia- reverzibilis színváltozás kémiai reagensek hatására (pH változás, oxidáló és redukáló szerek hatása).

Melyik vegyész nem használt indikátorfestékek színreakcióit a közeg pH-értékének meghatározására? Minden indikátorfesték kemokróm.

A tartályos pigmentekkel (általában színezékeknek) történő színezés technológiája reverzibilis redox folyamatokon alapul: először egy oldhatatlan festett pigmentet lúgos közegben redukálószerek segítségével enyhén színezett fehérré alakítanak, majd ismét festett pigmentté. oxidációval.

Solvatochromia- reverzibilis színváltozás az oldószer cseréjekor (poláris nem polárisra és fordítva).

Mechanokrómia- reverzibilis színváltozás (szín) a színezett anyag deformációs terhelése alatt.

Elektrokrómia és magnetokrómia- reverzibilis színváltozás különböző típusú áramok átengedésekor és mágneses mező hatására egy színes tárgyon.

A króm általános mechanizmusai

Az összes ilyen krómtípusnak közös a mechanizmusa, de nyilvánvalóak az impulzus természetével (fizika, kémia, fizikai-kémia) kapcsolatos sajátosságok is.

Mint korábban említettük, a színezés, színezés, minden egyéb szükséges feltétellel (ezekről már volt szó) köszönhető kémiai szerkezete olyan anyagok vagy fizikai nanostruktúra, amelyek egy anyagot, tárgyat, anyagot színeznek és színeznek. Színezés esetén, amelynek kialakításában színes anyagok (színezékek, pigmentek) vesznek részt, ezen anyagok molekuláinak sajátos szerkezettel kell rendelkezniük, amely a spektrum látható részén a sugarak szelektív elnyeléséért felelős. Szerves színezékek és pigmentek esetében molekulájuknak azt a részét, amely meghatározza ezt a tulajdonságot, kromofornak nevezzük. A színelmélet szerint a szerves anyagokban lévő kromofor egy meglehetősen kiterjedt konjugált kettős kötésrendszerrel rendelkező szerkezet (konjugáció).

Minél hosszabb a konjugációk lánca, annál mélyebb színe van az ilyen molekulákból felépülő anyagoknak.

A konjugált kötésrendszert a π- és d-elektronok bizonyos sűrűsége jellemzi, és ennek eredményeként a napfény sugaraival (annak látható részével) való kölcsönhatás során az anyag néhányat szelektíven képes elnyelni.

Következésképpen a kromizmus jelensége szükségszerűen összefügg a kromoforszerkezet reverzibilis kialakulásával vagy változásával. Ha a szín egy szigorúan szervezett nanostruktúra (szerkezeti szín) jelenléte miatt következik be, akkor a kromizmus ennek a szerkezetnek a külső impulzusok hatására reverzibilis szerveződéséhez vagy dezorganizációjához kapcsolódik. Külső tényezők hatására a molekula reverzibilis kémiai módosulása nem feltétlenül következhet be, de ez nagyon gyakran térbeli izomériával (például azoszínezékek cisz-transz izomériájával), amorf állapotból kristályossá való átmenettel társul. állapot (fürdőkád a szappanozás szakaszában forrásban lévő felületaktív oldatokkal) stb.

A króm mechanizmusának sajátosságait, az azt okozó impulzusok természetétől, típusától függően, az egyes krómtípusok mérlegelésekor ismertetjük.

Photochromia

A króm leginkább tanulmányozott típusa. A festékek fotofizikai és fotokémiai átalakulásai az elmúlt néhány száz év kiemelkedő fizikusai és kémikusai tanulmányozási tárgyává váltak, amint a világgal kapcsolatos fizikai és kémiai elképzelések alapjai elkezdtek kialakulni (I. Newton, A. Einstein, N. Vavilov, N. Terenin stb.).

A fotokrómia egy szélesebb tudományos és gyakorlati irány – a fotonika – részeként számos természeti és ember alkotta jelenség és anyag tulajdonságainak alapja.

Így rodopszin- természetes vizuális pigment (kromoprotein), magas krómtartalmú fotoaktív anyag, amelyet az emlősök és az emberek szemének retinájának rúdjai tartalmaznak. Ez lényegében egy vizuális fotoszenzor. Ha a fotoaktivitása visszafordíthatatlan lenne, akkor ezt a funkciót nem tudná ellátni. Az élő természet evolúciója az evolúció kezdeti szakaszában (~ 2,8 milliárd évvel ezelőtt) választotta ki ezt az anyagot a hatékony látáshoz. Ez a festék - rodopszin jelen van az archaikus (eredeti), primitív baktériumokban Halobacterium halolium amelyek a fényenergiát biokémiai energiává alakítják.

A rodopszin fotokrómia mechanizmusa nagyon összetett biokémiai átalakulásokat foglal magában.

A színtelen vegyületről a színesre való átmenet során a fotokrómia esetén az átmeneti séma a következőképpen ábrázolható:

1. ábra A reverzibilis átmenet az abszorpciós spektrumokban A és B görbék formájában fog megjelenni.

Színtelen anyag o A közeli UV-ben (~ 300 nm) intenzíven elnyeli a fényt, fotogerjesztett állapotba megy át, melynek energiáját az A anyag B anyaggá történő fotokémiai átalakulására fordítja egy kromofor, amely a látható részében elnyeli. a spektrum. A fordított átalakítás történhet sötétben vagy melegítés közben. A kezdeti állapotba való visszatérés vagy spontán módon (hőellátás következtében), vagy fény hatására (hυ2) következik be. Amikor az A vegyületből B-be kerül, megváltozik az elektronsűrűsége, és a B molekula képes lesz elnyelni az alacsonyabb energiájú fotonokat, azaz elnyeli a spektrum látható részének sugarait. A fotogerjesztett állapotból a B molekula ismét vissza tud térni a színtelen A állapotba. Az 1. előremeneti reakció általában sokkal gyorsabban megy végbe, mint a 2. fordított reakció.

Különbséget kell tenni a fotokrómia fizikai és kémiai mechanizmusai között. A fizikai fotokrómia egy anyag molekulájának egy ideig tartó fotogerjesztett állapotba való átmenetén alapul, amelynek abszorpciós spektruma eltér a kezdeti állapottól. A kémiai fotokrómia a fény hatására bekövetkező mély intramolekuláris átrendeződéseken alapul, amelyek áthaladnak a fotogerjesztés szakaszain.

A színes anyagok kémiai fotokrómiája a következő átalakulásokon alapul, amelyeket egy molekula fénykvantumainak abszorpciója és fotogerjesztett állapotba való átmenete okoz:

• redox reakciók;
• tautomer prototrop transzformációk;
• cisz-transz izoméria;
• fotoátrendezés;
• kovalens kötések fotolízise;
• fotodimerizáció.

Jelenleg számos szervetlen és szerves természetű fotokróm anyag ismert és tanulmányozott. Szervetlen fotokrómok: fém-oxidok, titánvegyületek, réz, higany, egyes ásványok, átmeneti vegyértékű fémek vegyületei.

Ezek az érdekes fotokrómok a szálaffinitásuk hiánya miatt sajnos nem alkalmasak textilanyagokra történő rögzítésre. De sikeresen használatosak önmagukban vagy különféle típusú hordozókon.

A szerves fotokrómok alkalmasabbak textíliák rögzítésére (affinitásuk van), és kevésbé károsak a környezetre.

Ezek főként spiropiránok és származékaik, spirooxazinok, diaril-etánok, triaril-metán festékek, sztilenek és kinonok. Adjunk példát a spiropirán, mint a legtöbbet vizsgált fotokróm fotoindukált fotokróm átalakulására. A spiropiránok és származékaik fotokromizmusa reverzibilis reakciókon alapszik: a molekulában lévő kovalens kötések felszakadása UV hatására, illetve redukciójuk látható kvantumok hatására vagy melegítés hatására. A 2. ábra a spiropiránok és származékaik fotokróm átalakulásának sémáját mutatja.

Amint látható, a spiropirán eredeti formája nem tartalmaz konjugált kettős kötésrendszert, és ennek megfelelően ezek a vegyületek színtelenek. A fotogerjesztés beindítja egy gyenge spiro-(C-O) kötés felszakadását, ennek eredményeként két új forma (cisz- és transz-) cianin-származékok konjugált kettős kötésrendszert és ennek megfelelően színt kapnak.

termokrómia- hevítéskor visszafordítható színváltozás; lehűtve a szín visszanyeri eredeti színét. Akárcsak a fotokrómia esetében, ez is a molekula szerkezetének reverzibilis változásaival jár, és ennek megfelelően az abszorpciós spektrum és a szín megváltozásával.

A termokrómok, akárcsak a fotokromok esetében, lehetnek szervetlenek és szervesek.

A szervetlen termokrómok közé tartoznak az indium-, a cink-oxidok, a króm- és alumínium-oxidok komplexei stb. A termokrómia mechanizmusa a fémkomplexben lévő ligandum aggregációs állapotának vagy geometriájának hőmérséklet hatására bekövetkező változása.

A szervetlen komplexek nem alkalmasak textíliákhoz, mivel magas hőmérsékletet igényelnek a szín megváltoztatásához, amelynél a textilanyag termikusan tönkremegy.

A szerves termokrómok kétféle módon képesek reverzibilisen megváltoztatni a színt: közvetlen vagy érzékenyített módon. A közvetlen mechanizmus általában viszonylag magas hőmérsékletet igényel (textilekhez nem alkalmas), ami kémiai kötések megszakadásához vagy molekuláris konformációkhoz vezet. Mindkettő megjelenéséhez vagy színének megváltozásához vezet. Melegítéskor szerkezeti, fázisváltozások is felléphetnek, például folyadékkristályos állapotba való átmenet, és ennek következtében szerkezeti szín megjelenése tisztán fizikai, optikai jelenségek (interferencia, fénytörés, diffrakció stb.) következtében. ).

A kémiai kötések szakadása, amely a színek reverzibilis megjelenéséhez vezet, mint a fotokrómia esetében, konjugált kettős kötések láncának kialakulásával jár. Így viselkednek a spiropirán származékok (60° - piros, 70° - kék).

A hevítés során történő sztereoizomerizáció viszonylag magas hőmérsékletet (>100°C) igényel. Azofestékkel festett szintetikus szálakon alapuló textíliák vasalásakor a fogyasztó gyakran reverzibilis színárnyalatváltozást észlel az azovegyületek cisz-transz izomériája következtében.

A közvetlen termokrómia másik oka lehet az izoméria, amely egy molekula sík (koplanáris) formájából ömlesztett formába való átmenethez kapcsolódik.

Külön kiemelendő a kristályszerkezetek termokrómiája, a folyadékkristályos formába való visszafordítható átmenet. Folyékony kristályok: a szilárd-kristályos és a folyékony köztes halmazállapot; a köztük lévő átmenet a hőmérséklet változásával történik. A folyadékkristályos állapotú molekulák bizonyos fokú rendezettsége a hőmérséklettől függő szerkezeti színük megnyilvánulását idézi elő. A folyadékkristályos formájú színezés a törésmutatótól függ, ami viszont ennek a szerkezetnek a sajátosságaitól (a rétegek tájolása és vastagsága, a köztük lévő távolság) függ. Hasonló viselkedést (szerkezeti elszíneződést) mutatnak bizonyos élő és élettelen természetű struktúrák: opálok, a madarak tollazatának színe, tengeri élőlények, pillangók stb. Igaz, ez nem mindig folyadékkristályos forma, hanem gyakrabban fotonikus kristályok. . A folyadékkristályos szerkezetek -30 - +120°C tartományban változtatják színüket, és nagyon érzékenyek a nagyon kis hőmérséklet-változásokra (Δ 0,2°C), ami potenciálisan érdekessé teszi őket a technológia különböző területein.

Mindezek példák voltak a termokrómia közvetlen mechanizmusára, amely magas hőmérsékletet igényel, ezért nem nagyon alkalmas textilekhez.

Az indirekt (szenzitizált) termokrómia mechanizmusa az, hogy azok az anyagok, amelyek nem rendelkeznek termokróm tulajdonságokkal, hevítéskor képesek más anyagok krómmechanizmusát beindítani. Érdekesek a negatív termokróm hatású rendszerek, amikor a szín szobahőmérsékleten vagy ennél alacsonyabb hőmérsékleten jelenik meg, és melegítéskor a szín visszafordíthatóan eltűnik.

Egy ilyen termokróm rendszer 3 komponensből áll:

1. A közeg pH-jának változásaira érzékeny festék vagy pigment (indikátorfesték), például spiropiránok;
2. Hidrogéndonorok (gyenge savak, fenolok);
3. Poláris, nem illékony oldószer festékekhez és hidrogéndonorokhoz (szénhidrogének, zsírsavak, amidok, alkoholok).

Egy ilyen 3 komponensű rendszerben alacsony hőmérsékleten a festék és a hidrogéndonor szilárd állapotban szorosan érintkezik és megjelenik a szín. Melegítéskor a rendszer megolvad, és a színnel együtt eltűnik a fő partnerek közötti interakció.

Elektrokrómia molekulák általi elektronok hozzáadása vagy felszabadulása következtében keletkezik (oxidációs-redukciós reakciók). Ezeknek a reakcióknak a beindítása és a színek kialakulása gyenge áram hatására valósulhat meg (csak néhány volt, a szokásos akkumulátorok is megteszik). Ugyanakkor az áramerősségtől függően a szín megváltoztatja a színt és az árnyalatot (a divatos ruhák lelete a „kaméleon”).

Elektrokrómok (természetesen vezető vezetőknek kell lenniük): átmeneti fém-oxidok (iridium, ruténium, kobalt, volfrám, magnézium, ródium), fém-ftalocianinok, dipiridinvegyületek, fullerének alkálifém-anionok hozzáadásával, elektromosan vezető polimerek konjugálttal kettős kötések lánca (polipirrol, polianilin, politiofének, polifuránok).

Az elektrokróm anyagok fő alkalmazási területei: divatos, színváltoztató ruházat; a környezet színéhez teljesen illeszkedő álcázás (reggel, délután, szürkület, éjszaka); olyan eszközök, amelyek az áramerősséget színintenzitással mérik.

Solvatochromia- reverzibilis színváltozás az oldószer cseréjekor (poláris nem polárisra és fordítva). A szolvatokrómia mechanizmusa az alap és a gerjesztett állapot szolvatációs energiájának különbsége különböző oldószerekben. A helyettesített oldószerek természetétől függően az abszorpciós spektrumokban batokróm vagy hipszokróm eltolódások lépnek fel, és ennek megfelelően a színárnyalat megváltozik.

A legtöbb szolvatokróm fémkomplex.

Mechanokrómia- deformációs terhelések (nyomás, feszültség, súrlódás) jelenlétében nyilvánul meg. A legvilágosabban a színes polimerek esetében mutatkozik meg, amelyek fő lánca konjugált kettős π-kötésekből álló hosszú lánc. A mechanokrómia megnyilvánulása gyakran mechanikai impulzusok együttes hatását, melegítést és a közeg pH-jának változását igényli.

Például a polidiacetilének mechanikai igénybevétel nélkül hűtve kék színűek (λ ~ 640 nm), feszültség alatt 45 ° C-on az acetonban nedvesített anyag vörös színűvé válik (λ ~ 540 nm). A mechanokróm polimerek kémiai módosításával lehetőség nyílik a színspektrum megváltoztatására mechanikai igénybevétel hatására.

A polidiacetilén poliuretánnal történő ojtott polimerizálásával olyan elasztomer polimert kapunk, amely különböző területeken felhasználható a színváltozással járó mechanikai igénybevétel mérésére, valamint az ilyen szerkezetű szálakból készült, divatos sztreccsruházatban. A hajlítási helyeken (térd, könyök, medence) elszíneződés jelenik meg.

A króm gyakorlati felhasználásának jelenlegi legszembetűnőbb példái

Photochromia. Színhatások: a szín megváltozása vagy megnyilvánulása UV-sugárzás hatására: szövetek, cipők, ékszerek, kozmetikumok, játékok, bútorok; bankjegyek, dokumentumok, márkák, álcázás, aktinométerek, doziméterek, ablakok, napszemüveglencsék, üveg és egyéb anyagok homlokzatai, optikai memória, fotókapcsolók, szűrők, gyorsírás védelme.

termokrómia. Hőmérséklet mérés (hőmérők), élelmiszer indikátor csomagolás, dokumentumvédelem, folyadékkristályos termokróm rendszerek különböző anyagok díszítésére, kozmetikumok, bőrhőmérséklet mérés.

A króm a divatban. A nyomdafestékbe fotokróm színezékeket (spiropirán származékokat) tartalmazó mikrokapszulákat visznek fel és nyomdatechnológiával visznek fel a szövetre. Napfénnyel megvilágítva (közeli UV-t tartalmaz ~ 350–400 nm) megfordítható szín (kék - sötétkék) jelenik meg.

A japán Tory Ind Inc. technológiát fejlesztett ki termokróm szövetek előállítására 4 termokróm pigment mikrokapszulázott keverékével. A -40 - +80°C hőmérsékleti tartományban (hőérzékenységi fokozat ~ 5°C) a szín megváltozik, szinte a teljes színspektrumot (64 árnyalatot) rögzíti. Ezt a technológiát téli sportokhoz, divatos női ruhákhoz, ablakfüggönyökhöz használják.

Érdekes technológiát javasolnak a termokróm festékekkel festett vezetőképes fonal kombinálására (fémszálak bevonása). Gyenge áram alkalmazása hatására a fonal felmelegszik és elszíneződik. Ha egy vezető szálú szövetet termokróm festékekkel nyomtatnak, akkor a szövés megváltoztatásával az áramerősség nem csak a színt mutatja és megváltoztathatja, hanem változatos mintákat is létrehozhat. A puhatestűek kromatoforok (mechanokróm pigmenteket tartalmazó organellumok) segítségével képesek ilyen mintázatváltásra. Az ilyen anyagokat lehet és használják álcázásra, a szín és a minta a környező terület típusától (sivatag, erdő, mező) és a napszaktól függően változik. Ennek az elvnek megfelelően rugalmas textil alapú kijelző készül, amelyet a felsőruházatra szerelnek. Ha egy ilyen kijelzőt gyenge árammal látnak el (például akkumulátorról), akkor animációt lehet bemutatni.

A mechanokróm festékekkel festett sztreccs (elasztomer) szálakból készült ruhák nagyon lenyűgözőek. A nagyobb nyújtható ruházati helyek (térd, könyök, medence) eltérnek a ruha többi részétől.

A krómfestékek lehetővé teszik, hogy terepszínű textíliákat és ruházatot kapjon. Ha a textíliákat hagyományos textil- és fotokróm festékek keverékével nyomtatják, a maszkolás bármilyen fény- és környezeti viszonyok között elérhető.

A kaméleon terepszínű szöveteket elektrokróm festékekkel történő nyomtatással lehet előállítani. Gyenge áramellátással elérhető a szín és a minta teljes fúziója a környezettel.

A bankjegyek, üzleti papírok védelmének problémáját, a hamisított termékek elleni küzdelmet sikeresen oldják meg a krómfestékek és pigmentek, mindenekelőtt a foto- és termokróm festékek és pigmentek segítségével. A színtelen króm anyagok az anyagra történő felvitele lehetővé teszi azok észlelését UV megvilágítás mellett vagy melegítéskor.

A krómfestékek (anyagok) használatának további kilátásai

A króm (termo-, foto-, elektro-, mechano-) színezékek felhasználásával a divatos, érdekes színhatású ruhák és cipők készítése során egyre bővül a technikai célú felhasználásuk: optika, fotonika, számítástechnika, detektálás. káros anyagoktól.

Krómfestékek textíliákon történő használatakor a következő problémák merülnek fel:

• magas ár;
• a termék működési körülményei között (mosás, vegytisztítás, fényállóság) rögzítési és a hatás tartósságának biztosításával kapcsolatos problémák;
• korlátozott számú színreverzibilitási ciklus;
• toxicitás.

A króm jelenségéhez vonzó előny az, hogy az anyagoknak és termékeknek olyan különleges tulajdonságokat (funkcionalitást) adnak, amelyek más módon nem adhatók át nekik.

1. A.N.Terenin. "A festékmolekulák és a kapcsolódó szerves vegyületek fotonikája". - Leningrád: Nauka, 1967. - 616 p.
2. V.A. Barachevsky, G.I. Lashkov, V.A. Csekhomsky. „A fotokronizmus és alkalmazásai”. Moszkva, "Kémia", 1977 - 280 p.
3. H. Meier. Die Photochemie der organischen Farbstoffe; Springer. Verlag: Berlin-GBttingen-Heidelberg, 1964; p. 471.
4. G. E. Kricsevszkij. Festékek fotokémiai átalakítása és színes anyagok fénystabilizálása. - M.: Kémia, 1986. - 248 p.
5. G. E. Krichevsky, J. Gombkete. Festett textíliák fényállósága. M., Könnyűipar, 1975 - 168 p.
6. Yu.A. Ershov, G.E. Krichevsky, Advances in Chemistry, v. 43, 1974, 537 p
7. U.A. Ershov, G.E. Krichevsky. Text.Res.J., 1975, v.45, pp.187–199.
8. G. E. Kricsevszkij. D. I. Mengyelejevről elnevezett ZhVHO, 1976, 21. kötet, 1. szám, 1. o. 72–82.
9. Festett és pigmentált polimerek fotokémiája / szerk. szerző: N. S. Allen, J. F. McKellar. Applied Science Publishers Ltd, London, 1980, p. 284.
10. G. E. Kricsevszkij. Textilanyagok kémiai technológiája. T.2 (Színezés). Moszkva, Moszkvai Állami Egyetem, 2001, 540 p.
11. G. E. Kricsevszkij. Szótár kifejezések (textil és kémia). Moszkva, Moszkvai Állami Egyetem, 2005, 296 p.
12. G. E. Kricsevszkij. Szerkezeti színezés. „Kémia és élet”, 2010, 11. sz. 13–15.
13. G. E. Kricsevszkij. Az ember, aki megalkotta a színes holnapot. „Kémia és élet”, 2007, p. 44–47.
14. Kutatási módszerek a textilkémiában. Szerk. G. E. Kricsevszkij. M.: Legprombytizdat, 1993 - 401 p.
15. G. E. Kricsevszkij. Vegyi, nano-, biotechnológiák szál-, textil- és ruhagyártásban. Moszkva, Moszkvai Állami Egyetem, 2011, 600 oldal, nyomtatásban.

Fejlődéssel modern technológiák a dekoratív hatású egyedi termékek hatalmas választéka jelent meg. És a termokróm festékek biztonságosan tulajdoníthatók az ilyen áruknak. Kiválóan alkalmasak ajándéktárgyak és egyedi háztartási cikkek készítésére. A gyermekételek elkészítésében is kiválónak bizonyultak, hiszen képesek az ételek hőmérsékletéről számolni. Általánosságban elmondható, hogy a termokróm termékek felhasználási köre meglehetősen széles, és évről évre egyre jobban beépül a modern emberek mindennapi életébe. Egyedi tulajdonságok A festékek bárhol használhatók, mert nem károsítja az embert, és dekoratív és praktikus funkciókat is elláthat.

Alapinformációk

A termokróm festékek speciális pigmenteket tartalmaznak, amelyek reagálnak a hőmérséklet változásaira. Ez azt jelenti, hogy forró vagy hideg tárggyal érintkezve a festék teljesen megváltoztatja kinézet. Mindegyik pigment egy mikrokapszula, amely valójában színváltozást vált ki, és az egész tárgy egészét érinti. A hőmérséklet-befolyásolás tartománya meglehetősen nagy. Az ember által követett céloktól függően a festék -15 és +70 fok közötti hőmérsékleten változhat.

Létezik reverzibilis és irreverzibilis termokróm festék, ebben a besorolásban a kompozíció játszik nagy szerepet. Reverzibilis esetén, miután az objektum hőmérséklete normalizálódik, a megjelenése helyreáll. A második típusban a hő vagy hideg hatására megjelenő mintázat sokáig megmarad. Általában azt a lehetőséget választják, ahol hő vagy hideg hatására a festék eltűnik, vagy éppen ellenkezőleg, megjelenik.

Tulajdonságok

Az ilyen festékek nem károsítják az emberi egészséget, nem mérgezőek, nem tartalmaznak sugárzást vagy egyéb káros anyagokat. Alkalmazási körük meglehetősen széles, mivel kémiailag stabilak, és tökéletesen kombinálhatók más vegyi anyagokkal, például nyomdafestékekkel, gyantákkal, műanyagokkal vagy gumival.

Hatási tartomány

Ha a festék reakciója 20 fok alatti hőmérsékleten megy végbe, akkor alapvetően az ilyen festéket használják üdítőitalok vagy egyéb hidegen felszolgálandó élelmiszerek indikátoraként. Vagyis az üveget a hűtőszekrénybe helyezve az ember a színváltozást mutató címkére nézve meg tudja állapítani, hogy mikor hűlt ki kellőképpen.

A 29-31 fok közötti hőmérséklet-választartományú festéket főleg olyan dolgokra használják, amelyekkel az emberi test érintkezik. Például tökéletes modern, egyedi pólók készítéséhez, amelyek érintésre színt váltanak. Ezenkívül a termokróm festék ideális reklámfüzetekhez, amelyek arra ösztönzik az embert, hogy érintse meg őket, és az érintésből további információk jelennek meg.

Ha a festék reagál a 43 fokot meghaladó melegre, akkor ideális csészékhez és egyéb forró italokhoz és ételekhez szánt edényekhez. Egyszerre dekoratív szerepet tölthet be egy emléktárgynál, és figyelmeztető jellegű is lehet.

Használat

Alapvetően az ilyen festéket textilekre vagy kerámiákra, ritkábban - műanyagra és üvegre, nagyon ritkán - papírra alkalmazzák. Az utóbbi időben lehetővé vált az autók termokróm festése is. Ez nem csak az autó megjelenésének javítását teszi lehetővé, hanem a fém melegedésének csökkentését is a forró nyári napokon. Ezen kívül tökéletes lehetőség azoknak, akik szeretik az autó sötét színét, de nem akarják, hogy a belső tér nyáron túlmelegedjen.

A legnépszerűbb lehetőség, ahol termokróm festéket használnak, kerámia és üvegbögrék mintájává vált. Szinte minden ember életében legalább egyszer kapott olyan ételeket, ahol forró italok öntésekor a kép egy része eltűnt vagy megjelent. Ez a fejlesztés a ruházatban is alkalmazásra került. Az érdekes dekorációs és ajándékozási lehetőségek mellett az ilyen dolgok figyelmeztethetnek a fagyásra vagy a testhőmérséklet emelkedésére. Hasonló mintákat alkalmaznak az overallokon is.

A termokróm festéket a gyermekek számára készült áruk gyártásában alkalmazták. Például az edényeken és a fürdőjátékokon jelzőtáblák jelzik az étel vagy a víz hőmérsékletét. Sok italon, amelyet hűtve kell inni, szintén ezzel a festékkel készült jelölések vannak. Felvihetők magukra a palackokra és dobozokra, valamint a címkékre.

A termokróm festék másik előnye az ár. Ez meglehetősen alacsony, figyelembe véve ennek az anyagnak a tulajdonságait (1500 rubel egy 25 grammos tégelyhez, ami hosszú ideig elegendő). Az ilyen megoldások vonzzák az ügyfeleket, és kiváló reklámozást jelentenek. A divatlapok és a reklámirodalom is gyakran használ olyan festéket, amely különböző hőmérsékleteken változtatja a színét. A termokróm festékek másik alkalmazási területe a védőelemek létrehozása a gyógyszereken és a kozmetikumokon.

Fényállóság

Érdemes megjegyezni, hogy a termokróm festék rendkívül érzékeny az ultraibolya sugárzásra, ezért a szakértők nem javasolják olyan helyen tárolni, ahol közvetlen napfény éri. A gyakorlat azt mutatja, hogy a napsugárzás hatására a termék mindössze egy hét alatt elveszíti tulajdonságait. Ráadásul a festéket külső hatások érik, ezért kültéri használatra javasolt még egy réteg UV-védő lakkot felvinni a tetejére. Ennek eredményeként a termék hosszabb ideig tart.

Felhasználási mód

A festék keverésekor a legfontosabb szempont, hogy végül milyen hatást szeretne elérni. Például az olaj- és vízbázisok esetében a főkomponens 5-30% -át érdemes hozzáadni, de ha a festéket nyomás alatt hordják fel, akkor legfeljebb 5%. Ezzel kapcsolatban egy sorozat gyártásának megkezdése előtt mindenképpen érdemes tesztelni a berendezést, és ellenőrizni, hogy végül mennyire jó minőségű a hatás.

A termokróm tintákkal történő nyomtatás rendkívül egyszerű és olcsó, miközben a hatása emlékezetes. És ha az összes védőkezelést egy további bevonatréteggel végzi, akkor a kép tartós és megbízható lesz.