دسته: شیمی رنگ نمودی از تاثیر متقابل نور مرئی و ماده است و ماده به این ترتیب رنگی به نظر میرسد خود پدییده دید نیز نتیجه جذب نور توسط شبكیه چشم میباشد
قیمت فایل فقط 4,900 تومان
رنگ و حالت الكترونی مولكولها
مقدمه :
|
تاریخچه – امروزه از رنگهای طبیعی به ندرت استفاده می گردد زیرا به كمك روشهای سنیتك رنگهای ایده آلی از نظر كمی و كیفی تولید میشوند و چون ساختمان اصلی آنها را آروماتیكها تشكیل میدهند بنابراین ازذغال سنگ و نفت به عنوان مهمترین منابع طبیعی و اولیه برای آنها محسوب میشوند . بیش از یك قرن است كه رنگهای آلی و مصنوعی برای بشر شناخته شده است . در سال 1856 وقتی شیمیدان 18 ساله انگلیسی به نام ویلیام هندی پركین سعی میكرد كینون راسنتز نماید به جای محصول سفید رنگی كه او انتظار داشت یك ماده بد شكل سیاه رنگ تولید نمود كه برایش قابل توجه و قابل مطالعه بود . از استخراج این ماده رنگ ارغوانی زیبایی به نام ماوین بدست آمد كه بر حسب تصادف كهنه نخی كه در كنار میز آزمایش او قرار داشت توسط آن رنگی گردید و این ماده تا آن زمان تنها ماده رنگی بود كه از واكنش شیمیایی حاصل شده و جزو رنگهای گیاهی و ظبیعی نبود و بدین سان تحول بزرگی در تهیه مواد رنگی آلی شروع گردید واكنش تهیه رنگ مزبور بصورت زیر است :
این رنگ چنانچه بعدا خواهیم دید به دلیل وجود گروه آزین ( Azine ) جزو این نوع شیمیایی میباشد ولی در آن زمان به دلیل تهیه اش از آنیلین رنگ آنیلین نامش نهادند .
پرییكن رنگ بالا را در كارخانه ای نزدیك لندن از قطران ذغال سنگ در مقیاس صنعتی تهیه نمود البته قبل از آن در آزمایشگاه از اثر پتاسیم دی كرومات و سولفوریك اسید بر آنیلین ناخالص آنرا سنتز نموده بود از انجائیكه این رنگ در رنگرزی مزایای فراوانی نسبت به دیگر رنگهای طبیعی ، از نظر روشنی و ثبات داشت در اندك زمانی توجه رنگرزها را بخود جلب نمود . پریكن و دوستانش علاوه بر تهیه رنگ بالا فرایند ساده رنگرزی با تانیك اسید را نیز ابداع كردند و بالاخره بعد از مدتها تحقیق و بررسی اولین كارخانه رنگسازی توسط او تاسیس و به مرحله تولید رسید .
از انجا كه در آغاز اغلب رنگهای مصنوعی اولیه از انیلین ساخته میشدند و انیلین در آن زمان فقط از منبع قطران ذغال سنگ تهیه میشد اینگونه رنگها به رنگهای آنیلین و رنگهای قطران ذغال سنگ معروف بودند هر چند كه بعضی از این رنگها از آنیلین نیز مشتق نشده بودند . امروزه كلمه رنگهای مصنوعی با سینتیك ترجیح داده میشوند زیرا دیگر امروزه رنگها لزوما از منابع اولیه ذغال سنگ تهیه نمیشوند . بلكه منابع نفتی ( نفت خام و گاز طبیعی ) بجای آن جایگزین شده و این تعویض عمدتا در اثر جایگزینی گاز ذغال با گاز طبیعی در كشورهای صنعتی انجام گرفت .
در تهیه رنگها از نظر كلی فرایند عمومی زیر دنبال میشود :
نفت
مواد اولیه (هیدروكربنهای آروماتیك) منابع طبیعی
زغال سنگ
مواد حد واسط
رنگها
فصل 1
رنگ و حالت الكترونی مولكولها
1 – رنگ
رنگ نمودی از تاثیر متقابل نور مرئی و ماده است و ماده به این ترتیب رنگی به نظر میرسد . خود پدییده دید نیز نتیجه جذب نور توسط شبكیه چشم میباشد . جذب نور سبب میشود كه ساختمان پروتوئینهای چشم در اثر یكسری واكنشهای شیمیایی تغییر یابد و یك ردیف پاسخهای شیمیایی داده شود و درنتیجه ، علامت دریافت شده بوسیله عصب نوری به مغز انتقال می یابد .
تابش نور سفید به ماده بر حسب ساختمان و حالت سطحی ماده با پدیده های زیر پاسخ داده میشود :
الف : تمامی پرتوهای تابیده شده بازتاب یا پخش میگردند بدین ترتیب ماده سفید به نظر میرسد .
ب : تمامی پرتوها جذب میشوند ، ماده سیاه به نظر میرسد .
ج : قسمتی از پرتو ها بطور انتخابی جذب میشوند ماده رنگی به نظر میرسد .
باید تصریح كرد كه نور سفید منتشر شده توسط خورشید تابشهای الكترو مغناطیسی در ناحیه 400 تا 800 n m را در بر میگیرد . در دو سوی طیف مرئی نور از تابشهای غیر مرئی برای چشم انسان تشكیل یافته است طول موجهای بیشتر از 800 n m نور در ناحیه زیر قرمز (I R ) و طول موجهای كمتر از 400 n m در ناحیه فرا بنفش ( U V ) قرار دارد . بنابر این رنگ هر جسم یك حالت ویژه از پدیده ای بسیار عمومی ، یعنی پدیده جذب انتخابی است .
در داخل حوزه مرئی ، نوارهای خیلی باریك طول موجها به رنگهای كاملا معین مربوط میگردند . این رنگها نه تنها از ایجاد نوری با طول موج كاملا مشخص ناشی میشوند بلكه آنها از نور سفیدی كه توسط جذب پرتوی كه طول موج رنگ مورد نظر را در بر نداشته باشد نیز حاصل میگردند بدین ترتیب است كه بر اثر جذب « رنگهای تكمیلی » ما رنگها یاجسامی كه ما را احاطه كرده اند می بینیم جدول زیر رنگهای جذب شده و دریافت شده را نسبت به طوول موج نور جذب شده نشان میدهد .
رنگ جذب شده رنگ دریافت شده طول موج دریافت شده طول موج جذب شده به n m
بنفش زرد آبی n m 435 – 400
آبی زرد 480 – 435
سبز – آبی پرتقالی ( نارنجی ) 490 – 480
آبی – سبز قرمز 500 – 490
سبز ارغوانی 560- 500
زرد – سبز بنفش 580 – 560
زرد آبی 595 – 580
نارنجی سبز – آبی 605 – 595
قرمز آبی – سبز 750 – 605
فصل 2
بررسی مواد رنگی از نظر شیمیایی ،. بخش جالبی از شیمی كاربردی را تشكیل میدهد به شیمی رنگ معروف است . در این قسمت انواع تقسیم بندی مواد رنگی ، مواد اولیه ( Primaries ) مواد حد واسط ( Intermediates ) بررسی میگردد .
1 – طبقه بندی مواد رنگی
علاوه بر تقسیم بندیهای قدیمی این مواد را به مصنوعی و طبیعی ، گیاهی و غیر گیاهی ، معدنی و آلی و غیره طبقه بندی میكردند در تقسیم بندی جدید كه بر اساس كاربرد رنگها متكی است این مواد بطور كلی به دو بخش عمده زییر تقسسیم بندی شده است:
I - بیگمانها ( رنگدانه ها ) یا بیگمنت ها ( PIGMENTS )
II - رنگها ( DYES )
اغلب رنگها موارد استفاده شان در صنایع رنگرزی نساجی اهمیت دارند در صورتی كه بیگمانها در موارد غیر رنگرزی نساجی كاربرد بیشتری دارند . هر چند كه بعضی مواقع آنچنان مرز مشخص بین ایندو بخش رنگ نمیتوان تقسیم نمود .
بیگمانها ( Pigments )
بیگمانها مواد جامد تزئینی هستند كه در شكل و اندازه های مختلف در حلالهای مربوط به حالت معلق تهیه و بكار میروند . بیگمان مشتمل بر مواد سیاه ، سفید و رنگی بوده كه موارد استعمال زیادی از جمله رویه زدن ، پوشش دادن ( Surface Coating ) ، رنگرزی انبوه ( Mass Coloration ) و دیسپرسیون در هوا میباشد . برای رویه زدن از محلواهای آبی حاوی مواد سفت كننده مثل چسب و سایر رزین ها ، روغنهای خشك كننده ( معمولا به همراه یك یا چند حلال آلی ) تركیبات نرم كننده ( Plastici zers ) و غیره استفاده میشود . در رنگرزی انبوه مواد پلاستیكی گوناگون ، پلاستیكها و الیاف مصنوعی گوناگون را بكار میبرند .
از آنجا كه بیگمانها به صورت دیسپرس مصرف میتواند از استكل و ابعاد ذرات آنها حائز اهمیت میباشند . اغلب بیگمانها بصورت پلی مرفیك ( یعنی برای ساختن و ظاهر كردن آنها باید از مراحل مختلف گذشت ) بوده و شرایط تهیه شان باید طوری انتخاب گردد كه فرمهای كریستالی با اندازه ذرات ( Partical size ) كوچك حاصل شوند در غیر اینصورت اشكالاتی در فرایند رنگ زدن به وجود خواهد آمد .
بیگمانهای اولیه و قدیمی غالبا تركیبات معدنی بوده كه منشا طبیعی داشته اند ولی چون كیفیت و خواص جالبی از خود نشان نمیدادند لذا به مرور زمان جای خود را به بیگمانهای مصنوعی و آلی دادند . نمونه هایی از بیگمانهای عمده معدنی را بصورت زیر میتوان طبقه بندی كرد :
بیگمانهای سفید :
بیگمانهای قرمز : گل آخری () سرنج ، ( pdo ) ، شنگرف ( Hgs ) و كرئمات بازی سرب
بیگمانهای زرد و نارنجی :
بیگمانهای آبی : و اولترامارین ( لاجورد )
بیگمانهای سبز : مخلوط سبز و
موارد استفاده عمود : بیگمانهای یاد شده در بالا عبارتند از : لاكها ، رنگهای روغنی ، ورنی ، رنگهای سلولوزی ، پلاستیكی ، وكب های چاپ ، رنگرزی كاغذ ، رنگ زدن سطوح آلات و ادوات ، بنا ها ، ساختمانهای فلزی ، آهنی و وسایل نقلیه ، پلهای آهنی ، كشتی ها ، راه آهن و ماشینهای كارخانجات .
از مهمترین بیگمانهای معدنی كه امروزه به مقادیر فراوان تهیه و مصرف میشود ، اكسید دوتبتان ( Tio2 ) است كه توسط دوروش موسوم به فرایند های كلریید و سولفات از سنگهای معدنی روتایل ( RUTied ) ، لومینیت ( Lumenite ) كه دارای %72 Tio2 هستند تهیه میگردد .
دراینجا مختصری در مورد رنگهایی كه در صنایع پوشش سطوح به كار میروند اشاره میگردد
مواد خام لازم برای تهیه اینگونه رنگها عبارتند از :
بیگمانهای معدنی و آلی ) صمغهای طبلیعی و مصنوعی ، روغنها ،. حلالها ، مواد خشك كننده ( سیكاتید ) و مواد نرم كننده . ذیلا در مورد هر یك از مواد مذكور شرح كوتاهی بیان میگردد .
1- بیگمانها ( Pigments )
2- صمغ ها ( Resins ) : صمغ طبیعی جسمی بی شكل است كه از ترشحات بعضی نباتات مانند كاج و غیره به وجود میآید این صمغ در مورد ترشح مایع است ولی در مجاورت هوا بتدریج جامد میگردد واكنشهای شیمیایی مانند اكسیداسیون و حل نمیشوند صمغهای مصنوعی ( رزین ها ) مواد پلیمری مانند پلاستیكهای فنل فرمل ، پلی استر ، تركیبات پلی و نیل ، اپوكسی و غیره هستند از مزایای این نوع رزین امكان كاربرد آنها برای منظورهای مختلف میباشد .
3- روغنها ( oils ) : در این موارد روغنهای بزرگ ، چوب چینی ، خشخاش و غیره استفاده مینمایند .
4- حلالها ( Solvents ) : مهمترین حلال ها هیدرو كربنهای حاصله از نفت مانند بنزین و آروماتیكهایی نظیر بنزین ، تولوئن ، گزیلنها و همچنین الكل ، كتونها و استرها میباشد .
5- مواد خشك كننده ( سیكاتیو Driers ) : این مواد را به رنگهای روغنی اضافه میكنند تا زودتر خشك شوند برای تهیه خشك كننده ها معمولا املاح بعضی از فلزات را با روغنی مثل روغن برزك مخلوط و حرارت میدهند . مثلا اگر مخلوط روغن برزك را با كربنات و یا اكسید سرب مدتی حرارت دهند روغن برزبك زودتر خشك میشود . علاوه بر تركیبات سرب از تركیبات منگنز و یا كبالت نیز میتوان استفاده كرد .
6- مواد نرم كننده ( Plasticizer ) از تركیبات مختلف برای این منظور استفاده میشود مانند روغن كرچك ، گلیسرین ، كافور ، دی بوتیل فتالات تركرزیل و غیره .
طرز تهیه روغنی – برای تهیه لاك میتوان یك صمغ طبیعی مانند لكوفان یا یك رزین مصنوعی را در حلال مناسبی مانند الكل ، اتر و غیره حل نمود و بعد یك ماده نرك كننده نیز بآن افزوده در اینصورت اگر این مخلوط را در روی شیئی به ضخامت كم بریزیم پس از تبخیر یك ورقه نازك ضخیم تشكیل شده كه شیئ مورد نظر را محافظت مینماید . اكنون اگر این لاك را با یك بیگمان رنگی مخلوط كنیم و بعد روی سطوح مورد نظر بریزیم رنگ مربوطه ظاهر میگردد .
رنگهای روغنی – از مخلوط كردن لاك روغنی و بیگمانها رنگ روغنی بدست میآید .
ورنی – برای تهیه ورنی ، روغن برزك را مدتی حرارت میدهند تا قسمتی از آن به لینوكسین تبدیل شود ( ماده ای كه از اكسیداسین و پلیمریزاسیون روغن برزك حاصل شده و تشكیل فیلم میدهد ، لینوكسین نامند ) . سپس مقداری خشك كننده به آن اضافه میكنند تا خشك شدن آن تسریع گردد . حال اگر به این مخلوط بیگمان نیز اضافه كنیم ورنی رنگی بدست میآید .
در خاتمه این بحث اشاره به چند نوع رنگ دیگر نیز مفید خواهد بود :
رنگ آبی ( مخلوط با آب ) – اگو رنگهای معدنی یا آلی نامحلول را با یك ماده صمغی مخلوط كنیم میتوان این مخلوط را بكمك قلم مو به محل مورد نظر مالید .
رنگهای اكو وارل : این رنگها معمولا رنگهای غیر سمی و معدنی مانند اكسید روی ، زرد كادمیم ، زرد كرم ، گل آخری ، شنگرف ، آبی پروس ، اولترامالین و غیره میباشند . آنها را با یك ماده وصل كننده مانند صمغ سریشم ، ژلاتین ، دكسترین و یا كتیررا یا زرین مصنوعی مخلوط كرده و بكمك فشار آن را تبدیل به دكمه یا صفحه مینمایند و یا به آنها گلیسریین افزوده و به شكل قمیه در لوله میریزند در موقع كاربرد آنرا با آب حل كرده و مصرف مینمایند .
رنگهای مغز مداد – مغز مدادهای معمولی معمولا از كائولن و یك ماده رنگی و زرین مانند كتیرا ، میتل ، سلولوز وغیره ) تهیه میكنند سپس آنرا در مخلوطی از پیه گاو و موم ژاپنی ( یا اجسام مشابه ) ذوب شده میریزند و وسط چوب قرار میدهند .
رنگهای پاستل – كه در تابلو سازی مصرف میشوند از مخلوط كلسیم كربنات یا گچ آلومینیم اكسید ، ماده رنگی و صمغی مانند كتیرا تهیه میكنند باین ترتیب كه مخلوط را خمیر كرده و با فشار به شكل مورد نظر مثلا استوانه در آمده خشكك مینمایند .
بیگمانهای آلی جدید – پیرایش بیگمانهای جدید در طول زمان به كندی انجام گرفته بود تا اینكه توسط ویلیام هندی پركین رنگهای مصنوعی در سال 1856 ابداع گردیدند . متعاقبا در اوایل قرن بیستم بیگمانهای مصنوعی و آلی تهیه و به بازار عرضه شدند این بیگمانها دارای اهمیت خاصی اند . زیرا علاوه برر موارد استعمالی كه بررای بیگمانها یمعدنی ذكر شده در رنگرزی نساجی و الیاف نیز بكار میروند .
یكی از مهمتریین اكتشافات در مورد بیگمانهای آلی در سال 1935 توسط شیمیدانهای شركت رنگرزان اسكاتلند انجام گرفت و بدین وسیله یك سیستم كروموفوریك ( رنگزا ) جدید در شیمی مواد رنگی پدیدار گردید . اولین نوع از این بیگمانها آبی فتالوسیانین ب بوده و به علت اینكه خواص مقام خیلی خوبی در مقابل عوامل مختلف از خود نشان میداد به عنوان بیگمان با ارزش بكار برده شد . سیستم كروموفوری فتالوسیانین بر خلاف گروه ( - N = N - ) نمیتوان طیف وسیعی از رنگها را در بر گیرد ولی در عوض مهمتریین بیگمان رنگهای آبی و سبز از این نوع میباشد . كروموفورفتالوسیانین یك سیستم كمپلكس به نظر میرسد ولی عملا ساختمان شیمیایی ساده ای داشته كه چهار بار تكرار شده است :
فصل 3
انواع رنگدانه ها
1- تیتانیوم دی اكسید ( Tio2 )
منبع اصلی دی اكسید تیتانیوم سنگهای معدنی ایلمنت و رویتل هستند . دی اكسید تیتانیوم عمدتا از سنگهای سیاهی بنام ایلمینت ( تیتانات آهن دو ظرفیتی ) به دست می آید كه عمدتا تركیبی از مخلوط دی اكسید تیتانیوم و اكسیدهای آهن و كمی ناخالصی دیگر است و در نروژ ، هندوستان ، آمرییكا ، كانادا و سوئد یافت میشود . دی اكسید تیتانیوم در دو نوع بلوری رویتل و آناتاس تولید میشود . البته رنگدانه های تركیبی دیگری نیز وجود دارند كه شامل تركیباتی اند از دی اكسید تیتانیوم و سولفات كلسیم به نسبت 30 درصد دی اكسید تیتانیوم و 70 درصد سولفات كلسیم و یا 50 درصد دی اكسسید تیتانیوم و 50 درصد سولفات كلسسیم هستند .
قیمت فایل فقط 4,900 تومان
برچسب ها : رنگ و حالت الكترونی مولكولها , طرح توجیهی رنگ و حالت الكترونی مولكولها , دانلود رنگ و حالت الكترونی مولكولها , شیمی , , الكترونی مولكولها , پتاسیم بی كربنات , شیمی رنگ , سولفوریك اسید آنیلین , رنگ , بیگمانهای سفید , انواع رنگدانه ها , حالت الكترونی مولكولها , , دانلود طرح توجیهی , پروژه دانشجویی , دانلود پژوهش , دانلود تحقیق , پایان نامه , دانلود پروژه