Mga pintura na nagbabago ng kulay depende sa temperatura. Kemikal na kakanyahan ng kulay
Ang Thermochromic na pintura ay isang modernong materyal na ginagamit upang lumikha ng mga hindi pangkaraniwang coatings na maaaring magbago ng kulay sa ilalim ng impluwensya ng iba't ibang temperatura. Dahil sa epektong ito, ang mga thermally sensitive na compound ay nakahanap ng malawak na aplikasyon sa iba't ibang industriya, mula sa paggawa ng mga souvenir hanggang sa pagpipinta ng kotse.
Mga katangian ng aktibong sangkap
Ang aktibong sangkap sa komposisyon ay isang thermochromic pigment. Ito ay nagsisiguro sa reaksyon ng patong sa pag-init o paglamig, na sinamahan ng pagbabago sa kulay. Ang amplitude ng mga pagbabago sa temperatura ay 15-70 °C.
Ang halaga kung saan nagsisimula ang reaksyon ay indibidwal para sa bawat partikular na komposisyon.
KATO_Katosha - Buhok ng Chameleon (PRAVANA VIVIDS Mood Color)
Ang PRAVANA VIVIDS Mood Color ay ang unang pigment sa mundo na nagbabago ng kulay ng iyong buhok depende sa temperatura. ITO...
Ang mga thermochromic na pigment ay nakapaloob sa materyal sa anyo ng mga likidong kristal na nakapaloob sa mga microcapsule, na nagpapahintulot sa kanila na ihalo sa iba't ibang mga solusyon, halimbawa, mga pintura na nakabatay sa langis, goma o acrylic. Ang aktibong sangkap ay karaniwang umaabot mula 5 hanggang 30% ng kabuuang masa ng ahente ng pangkulay pasilidad; ang figure na ito ay depende sa kung anong resulta ang kinakailangan.
Mga uri ng thermal paint
Ang mga thermochromic compound ay nahahati sa dalawang grupo:
- maibabalik,
- hindi maibabalik.
Kasama sa una ang mga coatings na nagbibigay ng nababaligtad na visual effect, iyon ay, nagagawa nilang baguhin ang shade at bumalik sa kanilang orihinal na estado kapag bumalik sa normal ang temperatura. Ang "panlinlang" na ito ay paulit-ulit nang maraming beses.
Sa pangalawang kaso, ang pintura ay nagbabago ng kulay nang isang beses at sa wakas, ang patong ay hindi na tutugon sa init o lamig.
Mga lugar ng paggamit
Ang mga maibabalik na thermochromic na pintura ay ginagamit nang mas malawak kaysa sa kanilang mga "disposable" na katapat. Ang mga materyales na ito ay nakakuha ng mahusay na katanyagan sa mga may-ari ng kotse na gustong gawing orihinal ang kanilang sasakyan sa panlabas na disenyo nito.
Panakip para sa mga sasakyan
Ang pintura na sensitibo sa init ay isang kaloob ng diyos para sa mga gustong mag-eksperimento at gumawa ng malikhaing diskarte sa pag-aalaga ng kotse. Ang bawat tao'y maaaring lumikha ng isang bagong kawili-wiling imahe para sa kanilang bakal na kabayo gamit ang kanilang sariling mga kamay, dahil ang pagtatrabaho sa pintura na nagbabago ng kulay ay hindi mahirap. Maaari pa itong ilapat sa isang regular na brush ng pintura o roller, kahit na ang pinakamahusay na pagpipilian para sa pagpipinta ng katawan ng kotse ay, siyempre, isang sprayer ng pintura.
Ang Thermochromic na materyal ay hindi lamang maaaring maging isang highlight ng palamuti, ngunit mayroon ding isang mahalagang praktikal na pag-andar: kung, kapag pinainit, ang patong ng kotse ay nagsisimulang maging puti o isa pang liwanag na lilim, kung gayon sa mainit na panahon ang katawan ay maipapakita ang sikat ng araw. sinag at ibabaw mas mababawasan ang pag-init ng sasakyan.
Upang lumikha ng isang kumplikadong visual effect, maaari mong gamitin ang sumusunod na pamamaraan: pintura ang kotse sa ilang mga layer ng thermal na pintura, gamit ang mga komposisyon na may iba't ibang mga threshold ng temperatura. Paano malinaw pader mula sa lumang pintura sa bahay? Ang mga guhit na ginawa gamit ang isang stencil o inilapat sa pamamagitan ng kamay (kung mayroon kang mga gawa ng isang artist) ay makakatulong sa pagdaragdag ng "magic."
Mga pintura na nagbabago ng kulay depende sa temperatura? Ang isang kotse, para sa disenyo kung saan ang mga pintura na sensitibo sa init ay dalubhasa na ginamit, ay hindi maaaring hindi mapansin sa daloy ng iba pang mga kotse!
Habang nagagalak ka sa pagkakataong palamutihan ang iyong sasakyan, dapat mo pa ring malaman na ang thermochromic na pintura ay mayroon ding ilang disadvantages:
- mababang liwanag na pagtutol: upang maprotektahan ang patong ng katawan ng kotse mula sa mga mapanirang epekto ng ultraviolet radiation, kakailanganin mong mag-aplay ng isang layer ng espesyal na barnis at magbigay ng kasangkapan sa parking area na may canopy (ang pinakamagandang opsyon ay isang garahe);
- sa kaso ng mekanikal na pinsala, isang kumpletong repainting ng kotse ay kinakailangan;
- mga paghihirap kapag nagrerehistro ng isang kotse na walang permanenteng kulay;
- sensitibo sa init pangkulay- mahal na materyal.
Mga pagkaing nagbabago ng kulay
Ang isang tabo ng tsaa o kape, sa ibabaw kung saan lumilitaw ang isang nakakatawang inskripsiyon o disenyo kapag napasok ang isang mainit na inumin, ay isang magandang di malilimutang regalo. Ang isang appetizer dish na may umuusbong na pattern ay isang kawili-wiling detalye sa setting ng talahanayan. Kulayan na nagbabago ng kulay depende sa temperatura para sa pagpipinta?
At ang iba't ibang mga pagkaing sanggol na nagbibigay ng visual na signal kapag ang sinigang o gatas ay masyadong mainit ay isang kapaki-pakinabang na bagay sa pang-araw-araw na buhay ng mga batang ina.
Mahalaga: ang mga thermochromic na pintura ay hindi naglalaman ng mga nakakalason na sangkap, at ang mga pinggan na pininturahan gamit ang mga materyales na ito ay ligtas para sa kalusugan.
tela
Gumagamit din ang industriya ng tela ng mga compound na nagbabago ng kulay depende sa temperatura. Kaya, ang isang plain T-shirt na isinusuot sa katawan ay maaaring sorpresa sa iyo sa naka-istilong print na lumilitaw, at isang naka-istilong pattern o label ay lilitaw sa iyong maong.
Mga souvenir at pandekorasyon na elemento
Sa industriyang ito, mayroong isang hindi pangkaraniwang malawak na saklaw para sa paggamit ng mga thermochromic na materyales: mga dekorasyon at garland ng Christmas tree, iba pang gamit sa holiday, orihinal na mga lamp at candlestick, key ring, gift stationery, atbp. Ang magandang bagay ay maaari kang gumawa at magpinta ng maraming bagay sa iyong sarili, halimbawa, gumuhit ng isang larawan o lumikha ng isang panel na may isang "lihim".
Mga naka-print na produkto
Mga business card na "nabubuhay" mula sa pagpindot ng mainit na mga kamay, mga brochure sa advertising o mga magasin na nagpo-promote ng pabango (kuskusin ang pahina!), mga libro ng larawan ng mga bata, mga postkard - lahat ng ito ay madalas na ginawa gamit ang mga compound na sensitibo sa init, sa kabutihang palad ang kanilang paleta ng kulay ay lubos na mayaman.
Sa pangkalahatan, ang sinuman ay makakahanap ng mga orihinal na gamit para sa mga hindi pangkaraniwang materyales na ito sa pang-araw-araw na buhay nang mag-isa, gamit ang imahinasyon at kaunting pagsisikap.
Karagdagang impormasyon:
Ang isa pang bentahe ng thermochromic na pintura ay ang presyo. Ito ay medyo mababa, isinasaalang-alang ang mga katangian ng materyal na ito (1,500 rubles para sa isang 25-gramo na garapon, na tumatagal ng mahabang panahon). Ang ganitong mga solusyon ay nakakaakit ng mga customer at isang mahusay na ploy sa advertising.
- Sa ibaba + 20 degrees – para sa paglalagay ng substance sa mga pagkaing gagamitin para sa mga soft drink.
- + 29… + 31 degrees – angkop para sa mga ibabaw na magbabago ng kulay kapag nalantad sa temperatura ng katawan (kapag hinawakan). Ang paggamit ng epektong ito ay malawakang ginagamit para sa mga layunin ng advertising, sa mga T-shirt, magazine at booklet.
- Sa itaas + 43 degrees - mga materyales na inilaan para sa mga produkto na makikipag-ugnayan sa mainit na temperatura (mga pinggan para sa maiinit na inumin). Sa kasong ito, ang epekto ng pagbabago ng kulay ay gumaganap hindi lamang isang pandekorasyon, kundi pati na rin isang function ng babala.
Upang mag-apply sa mga mug, gumamit ng thermochromic na pintura na may hadlang sa ibaba +20 degrees Celsius
Karaniwan, ang mga thermochromic na pigment ay nakakalason at may limitadong paggamit lamang, ngunit ang mga developer ng The Unseen ay pinamamahalaang alisin ang problemang ito sa pamamagitan ng paghahanap at pag-synthesize ng mga katulad, ngunit hindi nakakapinsalang mga sangkap. Paano baguhin ang kulay ng pintura sa bahay? Ang pagbabago sa temperatura ay nagiging sanhi ng mga molekula na ito na kumuha ng isa o isa pang spatial conformation, na nagbabago sa spectrum ng absorbed radiation.
Depende sa partikular na pintura sa kit, maaaring mangyari ito sa iba't ibang temperatura. Halimbawa, ang "malamig" na asul at puti ay nagbabago sa bawat isa sa paligid ng 15 °C, at "mainit" pula at itim - sa 31 °C.
Gumawa si Boker ng ilang mga tina na nagbabago ng kulay sa iba't ibang mga saklaw ng temperatura. Ang mga punto ng paglipat ay tumutugma sa paglipat sa pagitan ng mga temperatura ng silid at kalye, o tumutugma sa temperatura ng katawan ng tao. Kabilang sa mga nabuong komposisyon mayroong isang itim na pintura na nagbabago ng kulay nito sa pula sa ilalim ng impluwensya ng mainit na hangin, may mga pintura na nagbabago mula sa itim hanggang puti, mula sa pilak hanggang sa maputlang asul, mula sa asul hanggang puti at mula sa itim hanggang dilaw.
Upang lumikha ng isang kumplikadong visual effect, maaari mong gamitin ang sumusunod na pamamaraan: pintura ang kotse sa ilang mga layer ng thermal na pintura, gamit ang mga komposisyon na may iba't ibang mga threshold ng temperatura. Ang mga guhit na ginawa gamit ang isang stencil o inilapat sa pamamagitan ng kamay (kung mayroon kang mga gawa ng isang artist) ay makakatulong sa pagdaragdag ng "magic." Ang isang kotse, para sa disenyo kung saan ang mga pintura na sensitibo sa init ay dalubhasa na ginamit, ay hindi maaaring hindi mapansin sa daloy ng iba pang mga kotse!
Ngunit kahit na ang mga unang sample sa mga video na pang-promosyon ay nagpapahintulot sa amin na isipin ang epekto ng paggamit ng naturang pangkulay ng buhok. Kapag ang mga kulot, sa ilalim ng impluwensya ng temperatura mula sa hair dryer, ay nagbabago ng mga lilim mula sa madilim, halos itim na may bahagyang mapula-pula na kinang sa maliwanag na pula at kahit na mapusyaw na pula.
Mukhang medyo kawili-wili. Bilang karagdagan, ipinangako ng mga tagalikha ng pangulay ang pinakamataas na kaligtasan nito: na hindi ito makakasama kaysa sa mga kumbensyonal na tina ng buhok na ibinebenta ngayon.
Ang Thermochromic (heat-sensitive) na mga pintura ay napakasikat sa industriya ng pagkain. Ang isang imahe na pinahiran ng naturang pintura at inilagay sa produkto ay nagpapaalam sa mamimili kung ang produkto, halimbawa, sa isang refrigerator o oven, ay umabot sa nais na temperatura. Ginagamit din ang thermochromic na pintura ng mga tagagawa ng mga produktong beer, alak at vodka (mga bote, label, sticker, atbp.), Kung saan ito ay nagpapahiwatig na ang inumin ay pinalamig, sa paggawa ng mga ceramic dish (tasa, baso, plato), at ginagamit din sa iba't ibang uri ng plastic PP, PVC, ABS, silicone rubber at iba pang transparent o translucent na plastic na materyales para sa injection molding, extrusion, offset, screen printing, silk-screen printing, flexography.
Ang isang bagong paraan upang mabawasan ang pinsala mula sa mga pagkabigo sa iba't ibang mga istraktura ay ang pagbuo ng mga pinahusay na pamamaraan para sa pag-detect ng pinsala bago ito maging kritikal. At dito makakaligtas ang mga materyales na nagbabago ng kulay kapag nasira.
Ang pagdaragdag ng mga espesyal na nanoparticle sa isang transparent na polymer resin ay nagreresulta sa paglikha ng isang "matalinong" materyal na nagbabago ng kulay kapag nasira o kapag malapit na itong masira. Ang mga naturang materyal ay tinatawag na "mga materyal na may nababagong karakter" (Ingles). mga materyales sa mood ring ", literal - mga materyales para sa isang mood ring na nagbabago ng kulay depende sa temperatura ng isang tao," paliwanag ni Cole Brubaker, isang mag-aaral ng doktor sa Laboratory of Reliability Systems (LASIR) sa Vanderbilt University.
Ang materyal ay nagbabago ng kulay bilang tugon sa mekanikal na stress.
Ang mga teknolohiya ng matalinong pagsubaybay ay kasalukuyang isa sa mga pinaka pinag-aralan na isyu sa civil, mechanical at aerospace engineering. Ang mga isyung ito ay higit na tinutugunan sa pamamagitan ng pagbuo ng mga network ng mga pisikal na sensor na naka-attach sa mga istruktura ng interes. Ngunit ang diskarte na ito ay may mga disadvantages tulad ng mataas na halaga ng kagamitan at kumplikadong pagproseso ng nakuhang data.
Ang mga mananaliksik ng LASIR ay kumuha ng ibang ruta at isinama ang mga luminescent nanoparticle sa mismong materyal, na tumutugon sa mekanikal na stress sa pamamagitan ng pagbabago ng kanilang mga optical properties. Ginagawang posible ng diskarteng ito na lumikha ng bagong uri ng sistema ng pagsubaybay na epektibo at matipid.
"Sa kasalukuyan, mayroong dalawang paraan upang mapanatiling ligtas ang lahat ng imprastraktura, mula sa mga tulay hanggang sa sasakyang panghimpapawid," sabi ng mga mananaliksik. "Isa sa mga ito ay kapag ang mga tao ay patuloy na nagsasagawa ng direktang inspeksyon ng mga istruktura. Ang problema dito ay ang pamamaraang ito ay labor intensive at ang mga tao ay hindi nakakakita ng napakaliit na mga bitak. Ang isa pang paraan ay ang pagpapatupad ng mga kumplikadong network ng mga sensor sa kinokontrol na bagay na patuloy na sinusuri ang kondisyon ng istraktura at maghanap ng maliliit na bitak at tuklasin ang mga ito bago sila maging masyadong malaki at magsimulang makaapekto sa kaligtasan ng istraktura. Ang problema ay ang mga naturang network ay napakamahal at, sa kaso ng sasakyang panghimpapawid, magdagdag ng maraming timbang. Kaya kailangan namin ng ilang uri ng Maaari naming baguhin ang mga materyales na ginagamit namin upang ipakita ang maliliit na bitak na ito."
Ang mga unang pag-aaral ng koponan ay nagpakita na ang pagdaragdag ng maliliit na konsentrasyon ng mga espesyal na nanoparticle (1 hanggang 5 porsiyento ng timbang) sa isang optically transparent polymer matrix ay nagreresulta sa isang katangian na pagbabago sa mga optical properties ng materyal kapag sumailalim sa isang malawak na hanay ng compressive at tensile load.
Ang isang pangkat ng mga mananaliksik sa Vanderbilt University ay hindi lamang ang mga gumagamit ng nanoparticle upang lumikha ng mga matalinong materyales, ngunit mayroon silang isang kalamangan. Gumagamit sila ng espesyal na uri ng nanoparticle na tinatawag na white light quantum dot. Ang mga quantum dots na ito ay kakaiba dahil naglalabas sila ng puting liwanag kung saan ang ibang mga quantum dots ay naglalabas lamang ng liwanag sa mga partikular na wavelength.
Ang mga espesyal na quantum dots ay aksidenteng natuklasan noong 2005 sa Vanderbilt University habang nag-aaral ng cadmium selenide quantum dots.
Ang mga puting ilaw na quantum tuldok ay may natatanging optical properties kumpara sa iba pang nanoparticle dahil ang paglabas ng puting liwanag ay isang pang-ibabaw na kababalaghan. Kapag ang mga naturang nanoparticle ay inilagay sa isang materyal, sila ay tumutugon sa kung ano ang nangyayari sa kanilang paligid.
Sa mga paunang pagsusuri, ang mga glass fiber at aluminum strips ay pinahiran ng polymer coating na naglalaman ng mga puting light quantum dots at sumailalim sa mga panlabas na load ng iba't ibang intensity. Natagpuan nila na ang intensity ng spectrum ng radiation na ibinubuga ng mga quantum dots ay bumababa habang tumataas ang load.
Ipinapakita ng graph na ang white light spectrum ng mga quantum dots sa epoxy resin sa aluminum strips ay bumababa habang tumataas ang tensile load sa strip.
(LASIR Lab/Vanderbilt)
"Marami pa ring hindi malinaw tungkol sa mekanismo ng hindi pangkaraniwang bagay, ngunit ipinakita namin na ang pagdaragdag ng mga quantum tuldok na ito sa ultrathin polymer coatings sa mga ibabaw ng metal ay maaaring magbigay ng maagang babala kapag ang pinagbabatayan na metal ay nagdurusa ng anumang pinsala," sabi ng mga mananaliksik.
Naniniwala ang mga mananaliksik na ang mga quantum tuldok ay naglalabas ng liwanag sa malawak na spectrum dahil higit sa 80 porsiyento ng mga atom ay nasa ibabaw. Alam din nila na ang bono sa pagitan ng mga atomo sa ibabaw at ng mga molekula sa kanilang paligid ay kritikal.
Kaya, kinumpirma ng mga mananaliksik na ang materyal ay maaaring kumilos bilang isang bagong uri ng strain gauge na patuloy na nagtatala ng mekanikal na stress dito.
Ang mga mananaliksik ay nakatagpo din ng ilang mga paghihirap. Halimbawa, sa ilang mga pagsubok, ang mga epoxy cylinder ay na-deform sa isang barrel na hugis kapag na-compress, at ang emission spectrum ay talagang tumaas sa halip na bumaba. Iniisip ng mga mananaliksik na nangyari ito dahil ang pagpapapangit ay pinisil ang mga nanoparticle nang mas malapit at ang kanilang konsentrasyon sa rehiyon ng pagpapapangit ay tumaas.
Bukod dito, may isa pang problema na kailangan nilang lutasin upang makagawa ng isang gumaganang sistema ng pagtuklas ng pinsala. Ang mga quantum tuldok ay nagdurusa sa liwanag na pagkakalantad. Ibig sabihin, kapag na-expose sila sa liwanag, unti-unti nilang binabawasan ang kanilang glow sa paglipas ng panahon. Bilang isang resulta, ang naturang materyal ay dapat na protektado mula sa panlabas na liwanag.
"Maraming hamon ang kailangang lutasin bago tayo makalikha ng matalinong materyal na handa para sa mga real-world na aplikasyon, ngunit positibo ang trend," sabi ng mga mananaliksik.
Ang tao at lahat ng mga hayop (mga insekto, mga naninirahan sa mga dagat at karagatan, kahit na ang pinakasimpleng mga mikroorganismo) ay may iba't ibang antas ng resolution ng paningin, at sa maraming kaso, color vision.
Bilang resulta ng pakikipag-ugnayan ng mga light ray ng isang tiyak na haba (380-700 nm), na tumutugma sa nakikitang bahagi ng solar spectrum, na may mga transparent at opaque na mga bagay na naglalaman ng mga inorganic at organikong sangkap ng isang tiyak na istraktura ng kemikal (mga tina at pigment) o mga bagay na may mahigpit na organisadong istraktura ng mga nanopartikel (pangkulay ng istruktura) ang pumipili na pagsipsip ng mga sinag ng isang tiyak na haba ng daluyong ay nangyayari at, nang naaayon, ang natitirang (hindi gaanong hinihigop) na mga sinag ay sinasalamin (opak na bagay) o ipinadala (transparent na bagay). Ang mga sinag na ito ay pumapasok sa mata ng isang hayop na may kulay na paningin, papunta sa mga biosensor at nagiging sanhi ng isang kemikal na salpok na tumutugma sa enerhiya ng quanta ng mga sinag ng liwanag na tumatama sa retina, at ipinapadala ng nervous system sa isang tiyak na bahagi ng utak na responsable para sa visual. pang-unawa, at mayroong isang sensasyon ng isang kulay na imahe ng nakapaligid na mundo ay nabuo.
Upang makita ng bawat isa sa atin ang mundo bilang maganda sa lahat ng pagkakaiba-iba ng mga kulay nito, ang isang kumbinasyon ng ilang pisikal, kemikal, biochemical, at pisyolohikal na kondisyon na natutugunan sa ating planeta ay kinakailangan. O baka naman sa iba?
- Ang presensya sa solar spectrum ng mga sinag (nakikitang bahagi ng spectrum) na umaabot sa ibabaw ng Earth na may wavelength na 380–700 nm. Hindi lahat ng sinag ng solar spectrum ay umaabot sa ibabaw ng mundo. Kaya't ang ozone layer ay sumisipsip ng matigas (mataas na enerhiya na pumapatay sa mga buhay na organismo) ultraviolet radiation (< 290 нм), благодаря чему на планете Земля существует жизнь.
- Ang kalikasan, at pagkatapos ay ang tao, ay lumikha ng maraming mga sangkap at materyales, salamat sa kanilang kemikal na istraktura at pisikal na istraktura, na may kakayahang piliing sumisipsip ng mga sinag ng nakikitang bahagi ng spectrum. Tinatawag namin ang mga naturang sangkap at materyales na may kulay at kulay.
- Ang ebolusyon (maraming milyong taon) ng nabubuhay na bagay ay pinagkalooban ang mga nabubuhay na nilalang ng mga biosensor ("biospectrophotometers") - paningin, na may kakayahang piliing tumugon sa dami ng nakikitang sinag, isang nervous system at istraktura ng utak (mas mataas na mga hayop), na ginagawang biochemical ang mga photoimpulses. mga, na lumikha ng isang kulay na larawan sa ating utak.
Ayon sa kaugalian, sa mahabang panahon (maraming libong taon), ang paggaya sa kalikasan (sa araw, halos lahat ay may kulay, may kulay, lahat ng kulay ng bahaghari), natutong gumawa ng mga materyales na may kulay at tinina, at nagtagumpay sa maraming paraan. Sa kalagitnaan ng siglo bago ang huling (1854), si William Perkin, isang 3rd year student sa King's College (England, London), ay nag-synthesize ng unang sintetikong tina - mauvais. Ito ay minarkahan ang simula ng pagbuo ng aniline dye industry (ang unang industrial revolution). Bago ito, sa loob ng maraming libu-libong taon, ang mga tao ay gumamit ng mga natural na kulay na sangkap (tina, pigment).
Ngunit sa kalikasan, ang mga tina at pigment ay hindi lamang gumaganap ng isang napakahalaga at multi-purpose function ng pangkulay ng mga natural na bagay, kundi pati na rin ang isang bilang ng iba pang mga gawain: proteksyon mula sa mga nakakapinsalang microorganism (sa mga halaman), pag-convert ng liwanag na enerhiya sa biochemical energy (chlorophyll, rhodopsin). ), atbp.
Mga tina at pangkulay ng Chromium (mga tina, pigment, nanostructure)
Muli, dapat itong bigyang-diin na mayroong dalawang mekanismo para sa hitsura ng kulay:
- Dahil sa presensya sa substrate ng mga kulay (tina, pigment) na mga sangkap ng isang tiyak na istraktura ng kemikal;
- Dahil sa pisikal na istraktura ng mga ordered nanolayers, nanohoneycombs, nanoparticles (molecules, supramolecules, crystals, liquid crystals), kung saan nangyayari ang phenomena ng interference, diffraction, multiple reflection, repraksyon, atbp.
Para sa kulay ng una at pangalawang mekanismo ng pagbuo nito, maaaring maobserbahan ang chromium. Ano ang chromium, na madalas na nakatagpo ng isang ordinaryong tao, at ang isang color chemist ay hindi lamang patuloy na nakatagpo ng hindi pangkaraniwang bagay na ito, ngunit pinipilit din na labanan ito, o sa anumang kaso ay obligadong isaalang-alang ito, at mas mabuti, gamitin ito ( ito ay nananatiling talakayin).
Chromia- Ito nababaligtad pagbabago sa kulay (kulay, lilim, intensity) sa ilalim ng impluwensya ng ilang panlabas na pisikal, kemikal at physico-kemikal na impulses.
Hindi dapat malito ang Chromia sa mga hindi maibabalik na pagbabago kapag nangyari ang pagkasira ng kulay na sistema. Ang mga hindi maibabalik na pagbabagong ito sa kulay ay namarkahan bilang katatagan ng kulay sa iba't ibang salik.
Ang mga sumusunod na uri ng chromium ay nakikilala depende sa kung aling salik o impulse ang nagiging sanhi ng nababaligtad na pagbabago ng kulay: photo-, thermo-, chemo-, solvato-, mechano-, electro-, magnetochromia.
Photochromia(reversible change in color or light transmission) - sa ilalim ng impluwensya ng electromagnetic radiation, kabilang ang natural (silaw ng araw) o artipisyal na mga pinagmumulan ng radiation. Nakatagpo ng mga color chemist ang negatibong phenomenon na ito kapag gumagamit sila ng mga tina na may mataas na tendensya sa photochromia. Ang mga produktong ginawa mula sa materyal na pininturahan ng gayong mga tina kapag nakalantad sa maliwanag na sikat ng araw ay kapansin-pansing nagbabago ng lilim ng kulay nito, ngunit ito ay nababaligtad, at sa dilim (sa isang aparador, sa gabi) ang kulay ay bumalik sa orihinal na kulay nito. Gayunpaman, ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ay hysteretic at pagkatapos ng isang tiyak na bilang ng mga cycle ang kulay ay nawawala ang intensity nito (photodestruction). Bilang isang patakaran, ang mga tina na madaling kapitan ng photochromia ay walang sapat na mataas na light fastness.
Ang pagkahilig ng mga tina sa photochromia ay tinasa ayon sa pamantayan ng ISO.
Thermochromia– isang nababaligtad na pagbabago sa kulay (kulay, lilim) kapag ang isang pininturahan na bagay ay pinainit. Naoobserbahan natin ang hindi pangkaraniwang bagay na ito sa pang-araw-araw na buhay kapag namamalantsa tayo ng mga tininang tela; Ang Thermochromia ay lalo na binibigkas kung ang mga produkto ay moistened bago pamamalantsa. Pagkatapos ng isang tiyak na oras pagkatapos ng paglamig, ang kulay ay babalik sa orihinal nitong kulay. Ang bawat tina ay may iba't ibang ugali sa thermochromia; sa mga tela na gawa sa sintetikong mga hibla ito ay mas malinaw.
Chemochromia– nababaligtad na pagbabago ng kulay sa ilalim ng pagkilos ng mga kemikal na reagents (pagbabago sa pH, pagkilos ng mga ahente ng oxidizing at mga ahente ng pagbabawas).
Sinong chemist ang hindi gumamit ng color reactions ng indicator dyes para matukoy ang pH ng medium? Ang lahat ng indicator dyes ay chemochromes.
Ang teknolohiya ng pangkulay na may mga vat na pigment (karaniwang tinatawag na mga tina) ay batay sa mga reversible redox na proseso: una, ang conversion ng isang hindi matutunaw na kulay na pigment sa isang mas mahinang kulay na leuco form gamit ang mga reducing agent sa isang alkaline medium, at pagkatapos ay muli sa isang kulay na pigment sa pamamagitan ng oksihenasyon.
Solvatochromia– nababaligtad na pagbabago ng kulay kapag pinapalitan ang solvent (polar sa non-polar at vice versa).
Mechanochromia– nababaligtad na pagbabago sa kulay (kulay) sa ilalim ng mga deformation load sa pininturahan na materyal.
Electrochromia at magnetochromia– isang nababaligtad na pagbabago sa kulay kapag nagpapasa ng iba't ibang uri ng kasalukuyang at ang pagkilos ng isang magnetic field sa isang pininturahan na bagay.
Pangkalahatang mekanismo ng chromia
Ang lahat ng mga uri ng chromium ay may isang karaniwang mekanismo, ngunit ang mga partikular na tampok na nauugnay sa kalikasan (physics, chemistry, physical chemistry) ng impulse mismo ay halata din.
Gaya ng sinabi kanina, ang pangkulay, kulay sa ilalim ng lahat ng iba pang kinakailangang kondisyon (napag-usapan na ang mga ito) ay tinutukoy ng kemikal na istraktura ng sangkap o ang pisikal na nanostructure na gumagawa ng sangkap, bagay, materyal na kulay at kulay. Sa kaso ng pangkulay, ang pagbuo nito ay nagsasangkot ng mga kulay na sangkap (tina, pigment), ang mga molekula ng mga sangkap na ito ay dapat magkaroon ng isang tiyak na istraktura na responsable para sa pumipili na pagsipsip ng mga sinag ng nakikitang bahagi ng spectrum. Sa kaso ng mga organikong tina at pigment, ang bahagi ng kanilang molekula na tumutukoy sa katangiang ito ay tinatawag na chromophore. Ayon sa teorya ng kulay, ang isang chromophore sa mga organikong sangkap ay isang istraktura na may medyo pinalawig na sistema ng conjugated double bond (conjugation).
Kung mas mahaba ang kadena ng mga conjugations, mas malalim ang kulay ng mga sangkap na binuo mula sa naturang mga molekula.
Ang conjugated bond system ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang tiyak na density ng π- at d-electrons at, bilang isang resulta, kapag nakikipag-ugnayan sa mga sinag ng sikat ng araw (nakikitang bahagi nito), ang sangkap ay maaaring piliing sumipsip ng ilan sa mga ito.
Dahil dito, ang phenomenon ng chromism ay kinakailangang nauugnay sa nababaligtad na pagbuo o pagbabago ng istruktura ng chromophore. Kung ang pangkulay ay dahil sa pagkakaroon ng isang mahigpit na organisadong nanostructure (pangkulay ng istruktura), kung gayon ang chromism ay nauugnay sa nababaligtad na organisasyon o disorganisasyon ng istrakturang ito sa ilalim ng impluwensya ng mga panlabas na impulses. Sa ilalim ng impluwensya ng mga panlabas na kadahilanan, ang isang nababaligtad na pagbabago sa kemikal ng molekula ay hindi kinakailangang mangyari, ngunit madalas na nauugnay ito sa spatial isomerism (halimbawa, cis-trans isomerism ng mga azo dyes), isang paglipat mula sa isang amorphous sa isang mala-kristal na estado (mga kaldero sa yugto ng sabon na may kumukulong mga solusyon sa surfactant), atbp.
Ang mga detalye ng mekanismo ng chromia, depende sa kalikasan at uri ng mga impulses na sanhi nito, ay ilalarawan kapag isinasaalang-alang ang bawat uri ng chromia.
Photochromia
Ang pinaka-pinag-aralan na uri ng chromia. Ang mga pagbabagong photophysical at photochemical ng mga tina ay naging mga bagay ng pag-aaral ng mga namumukod-tanging physicist at chemist sa nakalipas na ilang daang taon, sa sandaling nagsimulang mabuo ang mga pundasyon ng pisikal at kemikal na mga ideya tungkol sa mundo (I. Newton, A. Einstein, N. Vavilov , N. Terenin, atbp.).
Ang Photochromia, bilang bahagi ng isang mas malawak na pang-agham at praktikal na direksyon - photonics, ay pinagbabatayan ng mga katangian ng maraming natural at gawa ng tao na phenomena at materyales.
Kaya rhodopsin– isang natural na visual na pigment (chromoprotein), isang highly chromic photoactive substance na nasa retinal rods ng mga mammal at tao. Ito ay mahalagang isang visual photosensor. Kung hindi maibabalik ang photoactivity nito, hindi nito magagawa ang function na ito. Ang ebolusyon ng buhay na kalikasan ay lumikha at pumili ng sangkap na ito para sa epektibong pangitain sa pinakadulo simula ng ebolusyon (~ 2.8 bilyong taon na ang nakalilipas). Ang pangulay na ito, ang rhodopsin, ay nasa archaic (orihinal), primitive bacteria Halobacterium halolium, na nagko-convert ng light energy sa biochemical energy.
Ang mekanismo ng rhodopsin photochromy ay nagsasangkot ng napaka-komplikadong pagbabagong biochemical.
Sa kaso ng photochromia sa panahon ng paglipat mula sa isang walang kulay na tambalan patungo sa isang kulay, ang diagram ng paglipat ay maaaring katawanin tulad ng sumusunod:
Figure 1. Sa spectra ng pagsipsip, ang nababaligtad na paglipat ay makikita sa hugis ng mga kurba A at B.
Ang walang kulay na substance A ay masinsinang sumisipsip ng liwanag sa malapit na UV (~ 300 nm), pumasa sa isang photoexcited na estado, ang enerhiya nito ay ginugugol sa photochemical transformations ng substance A sa substance B na may chromophore na sumisipsip sa nakikitang bahagi ng spectrum. Ang reverse transformation ay maaaring mangyari sa dilim o kapag pinainit. Ang pagbabalik sa orihinal na estado ay nangyayari nang kusang (dahil sa supply ng init) o sa ilalim ng impluwensya ng liwanag (hυ2). Kapag lumilipat mula sa compound A hanggang B, ang density ng elektron nito ay nagbabago at ang molekula B ay nakakakuha ng kakayahang sumipsip ng mga photon ng mas mababang enerhiya, iyon ay, sumipsip ng mga sinag ng nakikitang bahagi ng spectrum. Mula sa photoexcited na estado, ang molekula B ay makakabalik muli sa walang kulay na estado A. Bilang isang patakaran, ang pasulong na reaksyon 1 ay nagpapatuloy nang mas mabilis kaysa sa reverse reaction 2.
Ito ay kinakailangan upang makilala sa pagitan ng pisikal at kemikal na mga mekanismo ng photochromia. Ang pisikal na photochromia ay batay sa paglipat ng isang molekula ng isang substansiya sa loob ng ilang panahon patungo sa isang photoexcited na estado, na may spectrum ng pagsipsip na naiiba sa paunang estado. Ang kemikal na photochromia ay batay sa malalim na intramolecular rearrangements sa ilalim ng impluwensya ng liwanag, na dumadaan sa mga yugto ng photoexcitation.
Ang kemikal na photochromia ng mga may kulay na sangkap ay batay sa mga sumusunod na pagbabagong dulot ng pagsipsip ng light quanta ng molekula at ang paglipat nito sa isang photoexcited na estado:
- mga reaksyon ng redox;
- tautomeric prototropic transformations;
- cis-trans isomerism;
- muling pagsasaayos ng larawan;
- photolysis ng covalent bond;
- photodimerization.
Sa kasalukuyan, maraming mga photochromic na sangkap ng inorganic at organic na kalikasan ang kilala at pinag-aralan. Mga inorganic na photochrome: mga metal oxide, mga compound ng titanium, tanso, mercury, ilang mga mineral, mga compound ng mga transition na metal.
Ang mga kagiliw-giliw na photochromes na ito ay sa kasamaang-palad ay hindi angkop para sa pag-aayos sa mga materyales sa tela dahil sa kakulangan ng pagkakaugnay para sa mga hibla. Ngunit matagumpay silang ginagamit bilang ganoon o sa mga substrate ng iba't ibang kalikasan.
Ang mga organikong photochrome ay mas angkop para sa pag-aayos sa mga tela (mayroon silang affinity) at hindi gaanong nakakapinsala sa kapaligiran.
Ang mga ito ay pangunahing mga spiropyran at ang kanilang mga derivatives, spirooxazines, diarylethanes, triarylmethane dyes, stylenes, at quinones. Magbigay tayo ng isang halimbawa ng photoinitiated photochromic transformations ng spiropyran, bilang ang pinaka-pinag-aralan na photochrome. Ang photochromism ng spiropyrans at ang kanilang mga derivatives ay batay sa nababaligtad na mga reaksyon: ang pagkalagot ng mga covalent bond sa molekula sa ilalim ng impluwensya ng UV at ang kanilang pagpapanumbalik sa ilalim ng impluwensya ng mga sinag ng quanta ng nakikitang bahagi ng spectrum o dahil sa pag-init. Ang Figure 2 ay nagpapakita ng isang diagram ng photochromic transformations ng spiropyrans at ang kanilang mga derivatives.
Tulad ng makikita, ang orihinal na anyo ng spiropyran ay walang conjugated double bond system at, nang naaayon, ang mga compound na ito ay walang kulay. Pinasimulan ng photoexcitation ang cleavage ng mahina na spiro-(C-O) bond, bilang isang resulta kung saan ang bagong dalawang anyo (cis- at trans-) cyanine derivatives ay nakakakuha ng isang conjugated system ng double bonds at, nang naaayon, kulay.
Thermochromia– nababaligtad na pagbabago ng kulay kapag pinainit; Kapag pinalamig, babalik ang kulay sa orihinal nitong kulay. Tulad ng sa kaso ng photochromia, ito ay nauugnay sa nababaligtad na mga pagbabago sa istraktura ng molekula at, nang naaayon, sa mga pagbabago sa spectrum ng pagsipsip at kulay.
Ang mga Thermochromes ay maaaring, tulad ng sa kaso ng mga photochrome, inorganic at organic.
Kabilang sa mga inorganic thermochromes ay indium at zinc oxides, mga complex ng chromium at aluminum oxides, atbp. Ang mekanismo ng thermochromia ay isang pagbabago sa estado ng pagsasama-sama o geometry ng ligand sa isang metal complex sa ilalim ng impluwensya ng temperatura.
Ang mga inorganic complex ay hindi angkop para sa mga tela, dahil nangangailangan sila ng mataas na temperatura upang mabago ang kulay, kung saan ang materyal na tela ay thermally degraded.
Ang mga organikong thermochrome ay maaaring magpalit ng kulay sa pamamagitan ng dalawang mekanismo: direkta o sensitized. Ang direktang mekanismo ay karaniwang nangangailangan ng medyo mataas na temperatura (hindi angkop para sa mga tela), na humahantong sa pagkasira ng mga bono ng kemikal o mga pagbabagong molekular. Parehong humahantong sa hitsura o pagbabago ng kulay. Kapag pinainit, estruktural, mga pagbabago sa phase ay maaari ding mangyari, halimbawa, isang paglipat sa isang likidong mala-kristal na estado at, bilang kinahinatnan, ang hitsura ng structural na kulay dahil sa purong pisikal, optical phenomena (interference, repraksyon, diffraction, atbp.).
Ang pagkasira ng mga bono ng kemikal, na humahantong sa nababaligtad na hitsura ng kulay, tulad ng sa kaso ng photochromia, ay nauugnay sa pagbuo ng isang chain ng conjugated double bond. Ganito kumilos ang mga spiropyran derivatives (60° – pula, 70° – asul).
Ang stereoisomerization kapag pinainit ay nangangailangan ng medyo mataas na temperatura (>100°C). Kapag ang pamamalantsa ng mga tela batay sa mga sintetikong hibla na tinina ng mga azo dyes, madalas na napapansin ng mamimili ang isang nababaligtad na pagbabago sa lilim ng kulay, bilang isang resulta ng cis-trans isomerism ng mga azo compound.
Ang isa pang dahilan para sa direktang thermochromia ay maaaring ang isomerismo na nauugnay sa paglipat mula sa isang planar (coplanar) na anyo ng isang molekula patungo sa isang volumetric.
Ang partikular na atensyon ay dapat bayaran sa thermochromia ng mga kristal na istruktura, isang nababaligtad na paglipat sa likidong mala-kristal na anyo. Mga likidong kristal: isang intermediate na estado ng bagay sa pagitan ng solidong mala-kristal at likido; ang paglipat sa pagitan ng kung saan ay nangyayari sa isang pagbabago sa temperatura. Ang isang tiyak na antas ng pag-order ng mga molekula sa likidong mala-kristal na estado ay nagiging sanhi ng mga ito upang magpakita ng isang istruktura na kulay na nakasalalay sa temperatura. Ang pangkulay sa likidong kristal na anyo ay nakasalalay sa refractive index, na kung saan ay depende sa mga detalye ng istraktura na ito (ang oryentasyon at kapal ng mga layer, ang distansya sa pagitan nila). Ang katulad na pag-uugali (pangkulay ng istruktura) ay ipinapakita ng ilang mga istruktura ng buhay at walang buhay na kalikasan: mga opal, ang kulay ng balahibo ng mga ibon, nilalang sa dagat, butterflies, atbp. Totoo, hindi ito palaging isang likidong mala-kristal na anyo, ngunit mas madalas na mga photonic na kristal. . Ang mga likidong kristal na istruktura ay nagbabago ng kulay sa saklaw na –30 – +120°C at sensitibo sa napakaliit na pagbabago sa temperatura (Δ0.2°C), na ginagawang potensyal na interesante ang mga ito sa iba't ibang larangan ng teknolohiya.
Ang mga ito ay lahat ng mga halimbawa ng direktang thermochromic na mekanismo, na nangangailangan ng mataas na temperatura at samakatuwid ay hindi gaanong ginagamit para sa mga tela.
Ang mekanismo ng hindi direktang (sensitized) thermochromia ay ang mga sangkap na walang thermochromic na katangian ay may kakayahang mag-trigger ng chromium na mekanismo ng iba pang mga sangkap kapag pinainit. Ang kawili-wili ay ang mga system na may negatibong thermochromic effect, kapag lumilitaw ang kulay sa temperatura ng kuwarto o mas mababa, at kapag pinainit, ang kulay ay nawawala nang pabalik-balik.
Ang thermochromic system na ito ay binubuo ng 3 bahagi:
- Isang dye o pigment na sensitibo sa mga pagbabago sa pH (indicator dye), halimbawa, spiropyrans;
- Mga donor ng hydrogen (mahina na acids, phenols);
- Polar, non-volatile solvent para sa dye at hydrogen donor (hydrocarbons, fatty acids, amides, alcohols).
Sa ganoong 3-component system sa mababang temperatura, ang dye at ang hydrogen donor ay malapit na magkadikit sa solid state at lumilitaw ang kulay. Kapag pinainit, natutunaw ang system, at ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga pangunahing kasosyo ay nawawala kasama ng kulay.
Electrochromia nangyayari dahil sa pagdaragdag o donasyon ng mga electron ng mga molekula (redox reactions). Ang pagsisimula ng mga reaksyong ito at ang pag-unlad ng kulay ay maaaring makamit gamit ang isang mababang kasalukuyang (ilang volts lamang, gagawin ng mga ordinaryong baterya). Kasabay nito, depende sa lakas ng kasalukuyang, ang kulay ay nagbabago ng kulay at lilim (isang paghahanap para sa mga naka-istilong damit - "chameleon").
Electrochromes (siyempre, dapat silang conductive conductors): metal oxides ng transition valency (iridium, ruthenium, cobalt, tungsten, magnesium, rhodium), metal phthalocyanines, dipyridine compounds, fullerenes na may pagdaragdag ng alkali metal anions, electrically conductive polymers na may isang conjugated chain ng double bonds (polypyrrole, polyaniline, polythiophenes, polyfurans).
Ang mga pangunahing lugar ng aplikasyon ng mga electrochromic na materyales ay: naka-istilong damit na nagbabago ng kulay; pagbabalatkayo na ganap na tumutugma sa kulay ng kapaligiran (umaga, hapon, takipsilim, gabi); mga device na sumusukat sa kasalukuyang lakas sa pamamagitan ng intensity ng kulay.
Solvatochromia– nababaligtad na pagbabago ng kulay kapag pinapalitan ang solvent (polar sa non-polar at vice versa). Ang mekanismo ng solvatochromy ay ang pagkakaiba sa solvation energy ng lupa at excited states sa iba't ibang solvents. Depende sa likas na katangian ng mga solvent na pinapalitan, ang bathochromic o hypsochromic shift ay nangyayari sa spectra ng pagsipsip at, nang naaayon, isang pagbabago sa lilim ng kulay.
Karamihan sa mga solvatochrome ay mga metal complex compound.
Mechanochromia- nagpapakita ng sarili sa pagkakaroon ng mga pag-load ng pagpapapangit (presyon, pag-igting, alitan). Ito ay pinaka-malinaw na maliwanag sa kaso ng mga may kulay na polimer, ang pangunahing kadena kung saan ay isang mahabang kadena ng conjugated double π bond. Para sa kanila na magpakita ng mechanochromia, ang pinagsamang pagkilos ng mga mekanikal na impulses, pag-init at mga pagbabago sa pH ng kapaligiran ay madalas na kinakailangan.
Halimbawa, ang polydiacetylenes, kapag pinalamig nang walang mekanikal na pag-load, ay may asul na kulay (λ ~ 640 nm), sa isang stress na estado sa 45 ° C, ang materyal na babad sa acetone ay nagiging pula (λ ~ 540 nm). Sa pamamagitan ng chemically modifying mechanochromic polymers, posibleng baguhin ang color spectrum sa ilalim ng mechanical load.
Sa pamamagitan ng pagsasagawa ng graft polymerization ng polydiacetylene na may polyurethane, ang isang elastomeric polymer ay nakuha, na maaaring magamit sa iba't ibang larangan upang masuri ang mekanikal na stress sa pamamagitan ng pagbabago ng kulay, pati na rin sa mga naka-istilong "stretch" na damit na ginawa mula sa mga hibla ng istrakturang ito. Sa mga lugar ng baluktot (tuhod, siko, pelvis) lilitaw ang kulay.
Ang pinaka-kapansin-pansin na mga halimbawa ng paggamit ng chromium sa pagsasanay sa kasalukuyan
Photochromia. Coloristic effect: pagbabago o hitsura ng kulay kapag na-irradiated ng UV rays: tela, sapatos, alahas, cosmetics, laruan, muwebles; proteksyon ng mga banknote, dokumento, brand, camouflage, actinometer, dosimeter, bintana, sunglass lens, facade na gawa sa salamin at iba pang materyales, optical memory, photo switch, filter, shorthand.
Thermochromia. Pagsukat ng temperatura (thermometer), indicator packaging ng mga produktong pagkain, proteksyon ng dokumento, likidong kristal na thermochromic system para sa dekorasyon ng iba't ibang materyales, mga pampaganda, pagsukat ng temperatura ng balat.
Chromia sa mga naka-istilong damit. Ang mga microcapsule na may photochromic dyes (spiropyran derivatives) ay ipinapasok sa tinta sa pag-print at inilapat sa tela gamit ang teknolohiya sa pag-print. Kapag naiilaw ng sikat ng araw (naglalaman ng malapit sa UV ~ 350–400 nm), lumilitaw ang isang nababaligtad na kulay (asul - madilim na asul).
Ang kumpanyang Hapones na Tory Ind Inc ay nakabuo ng teknolohiya para sa paggawa ng mga thermochromic na tela gamit ang isang microencapsulated mixture ng 4 na thermochromic na pigment. Sa hanay ng temperatura –40 – +80°C (thermal sensitivity step ~ 5°C) nagbabago ang kulay, na sumasaklaw sa halos buong spectrum ng kulay (64 shades). Ginagamit ang teknolohiyang ito para sa winter sportswear, fashionable women's clothing, at para sa window curtains.
Ang isang kagiliw-giliw na teknolohiya ay iminungkahi para sa pagsasama-sama ng conductive yarn na tinina ng thermochromic dyes (pagsasama ng mga metal na sinulid). Ang paglalagay ng mahinang agos ay nagiging sanhi ng pag-init ng sinulid at pagpapakulay nito. Kung ang tela na may conductive thread ay naka-print na may thermochromic dyes, pagkatapos ay sa pamamagitan ng pagpapalit ng habi at kasalukuyang lakas, hindi ka lamang maaaring bumuo at baguhin ang kulay, ngunit lumikha din ng iba't ibang mga pattern. Ang mga mollusk ay may kakayahang tulad ng pagbabago sa pattern sa tulong ng mga chromatophores (organelles na naglalaman ng mechanochromic pigment). Ang ganitong mga tela ay maaari at ginagamit para sa pagbabalatkayo; nagbabago ang kulay at pattern upang umangkop sa uri ng nakapalibot na lugar (disyerto, kagubatan, bukid) at oras ng araw. Gamit ang prinsipyong ito, ang isang nababaluktot na display ay ginawa sa isang tela na batayan, na naka-mount sa panlabas na damit. Kapag ang isang mababang kasalukuyang ay inilapat sa naturang display (halimbawa, mula sa isang baterya), maaaring ipakita ang animation.
Ang mga damit na gawa sa mga hibla ng kahabaan (elastomer) na tinina ng mga mechanochromic dyes ay mukhang kahanga-hanga. Ang mga lugar ng damit na may mas malawak na pagpapalawak (tuhod, siko, pelvis) ay may ibang kulay sa ibang bahagi ng damit.
Ginagawang posible ng mga tina ng Chrome na makagawa ng mga camouflage na tela at damit. Kung ang mga tela ay naka-print na may pinaghalong conventional textile at photochromic dyes, maaaring makamit ang camouflage sa anumang mga kondisyon ng pag-iilaw at mga kondisyon sa kapaligiran.
Ang mga tela ng chameleon camouflage ay maaaring gawin sa pamamagitan ng pag-print gamit ang mga electrochromic dyes. Sa pamamagitan ng paglalapat ng mahinang kasalukuyang, makakamit mo ang kumpletong pagsasanib ng kulay at pattern sa kapaligiran.
Ang problema sa pagprotekta sa mga banknotes, mga papeles ng negosyo, at paglaban sa mga pekeng produkto ay matagumpay na nalutas sa tulong ng mga chromium dyes at pigment at, higit sa lahat, photo- at thermochromic na mga. Ang paglalagay ng walang kulay na mga sangkap ng chromium sa materyal ay nagpapahintulot sa kanila na matukoy sa ilalim ng pag-iilaw o pag-init ng UV.
Mga karagdagang prospect para sa paggamit ng chromium dyes (substances)
Kasabay ng paggamit ng chromium (thermo-, photo-, electro-, mechanical) dyes sa paglikha ng mga naka-istilong damit at sapatos na may mga kagiliw-giliw na epekto ng kulay, ang kanilang paggamit para sa mga teknikal na layunin ay lumalawak: optika, photonics, computer science, pagtuklas ng mga nakakapinsalang epekto. mga sangkap.
Kapag gumagamit ng chromium dyes sa mga tela, lumitaw ang mga sumusunod na problema:
- mataas na presyo;
- mga problema sa pag-aayos at pagtiyak ng permanenteng epekto sa ilalim ng mga kondisyon ng pagpapatakbo ng produkto (paghuhugas, dry cleaning, light fastness);
- limitadong bilang ng mga cycle ng reversibility ng kulay;
- toxicity.
Ang kalamangan na umaakit sa kababalaghan ng chromium ay ang kakayahang magbigay ng mga materyales at produkto ng mga espesyal na katangian (functionality) na hindi maaaring ibigay sa kanila sa anumang iba pang paraan.
- A.N.Terenin. "Photonics ng Dye Molecules at Mga Kaugnay na Organic Compound". - Leningrad: Agham, 1967. - 616 p.
- V.A.Barachevsky, G.I.Lashkov, V.A.Tsekhomsky. "Photochronism at mga aplikasyon nito." Moscow, "Chemistry", 1977 - 280 p.
- H. Meier. Die Photochemie der organischen Farbstoffe; Springer. Verlag: Berlin-GBttingen-Heidelberg, 1964; p. 471.
- G.E. Krichevsky. Photochemical transformations ng dyes at light stabilization ng mga kulay na materyales. – M.: Chemistry, 1986. – 248 p.
- G.E.Krichevsky, J.Gombkete. Lightfastness ng mga tinina na tela. M., Light Industry, 1975 - 168 p.
- Yu.A. Ershov, G.E. Krichevsky, Advances in Chemistry, v. 43, 1974, 537 p.
- U.A. Ershov, G.E. Krichevsky. Text.Res.J., 1975, v.45, p.187–199.
- G.E. Krichevsky. ZhVKhO na pinangalanang D.I. Mendeleev, 1976, v. 21, blg. 1, p. 72–82.
- Photochemistry ng dyed at pigmented polymers / ed. ni N. S. Allen, J. F. McKellar. Applied Science Publishers Ltd, London, 1980, p. 284.
- G.E. Krichevsky. Teknolohiya ng kemikal ng mga materyales sa tela. T.2 (Pangkulay). M., Moscow State University, 2001, 540 p.
- G.E. Krichevsky. Paliwanag na diksyunaryo ng mga termino (mga tela at kimika). M., Moscow State University, 2005, 296 p.
- G.E. Krichevsky. Pangkulay sa istruktura. "Chemistry and Life", 2010, No. 11, p. 13–15.
- G.E. Krichevsky. Ang taong lumikha ng makulay na bukas. "Chemistry and Life", 2007, p. 44–47.
- Mga pamamaraan ng pananaliksik sa kimika ng tela. Ed. G.E. Krichevsky. M.: Legprombytizdat, 1993 – 401 p.
- G.E. Krichevsky. Chemical, nano-, biotechnologies sa paggawa ng mga hibla, tela at damit. M., Moscow State University, 2011, 600 pp., sa press.
Panteleev Pavel Alexandrovich
Ang gawain ay nagbibigay ng mga paliwanag para sa hitsura ng kulay sa iba't ibang mga compound, at sinusuri din ang mga katangian ng mga sangkap ng chameleon.
I-download:
Preview:
Chemistry ng kulay. Mga sangkap ng chameleon
Seksyon: natural na agham
Nakumpleto ni: Panteleev Pavel Nikolaevich,
Mag-aaral 11 "A" na klase
Sekondaryang paaralan Blg. 1148
sila. F. M. Dostoevsky
Guro: Karmatskaya Lyubov Aleksandrovna
1. Panimula. Pahina 2
2. Kalikasan ng kulay:
2.1. mga organikong sangkap; Pahina 3
2.2. mga di-organikong sangkap. Pahina 4
3. Ang epekto ng kapaligiran sa kulay. Pahina 5
4. Mga sangkap ng Chameleon. Pahina 7
5. Eksperimental na bahagi:
5.1. Transition ng chromate sa dichromate at vice versa; Pahina 8
5.2. Oxidizing properties ng chromium (VI) salts; Pahina 9
5.3. Oksihenasyon ng ethanol na may pinaghalong chromium. Pahina 10
6. Photochromism. Pahina 10
7. Konklusyon. Pahina 13
8. Listahan ng mga mapagkukunang ginamit. Pahina 14
1. Panimula.
Sa unang sulyap, maaaring mukhang mahirap ipaliwanag ang likas na katangian ng kulay. Bakit may iba't ibang kulay ang mga substance? Paano nagkakaroon ng kulay?
Kapansin-pansin, sa kailaliman ng karagatan ay may mga nabubuhay na nilalang na sa kanilang mga katawan ay dumadaloy ang asul na dugo. Isa sa mga kinatawan na ito ay mga holothurian. Bukod dito, ang dugo ng mga isda na nahuli sa dagat ay pula, tulad ng dugo ng marami pang malalaking nilalang.
Ano ang tumutukoy sa kulay ng iba't ibang mga sangkap?
Una sa lahat, ang kulay ay nakasalalay hindi lamang sa kung paano kulay ang sangkap, kundi pati na rin sa kung paano ito naiilaw. Pagkatapos ng lahat, sa dilim ang lahat ay tila itim. Ang kulay ay tinutukoy din ng mga kemikal na istruktura na nangingibabaw sa sangkap: halimbawa, ang kulay ng mga dahon ng halaman ay hindi lamang berde, kundi pati na rin ang asul, lila, atbp. Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na sa naturang mga halaman, bilang karagdagan sa chlorophyll , na nagbibigay ng berdeng kulay, nangingibabaw ang iba pang mga compound.
Ang asul na dugo sa mga sea cucumber ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na ang kanilang pigment, na nagbibigay ng kulay ng dugo, ay naglalaman ng vanadium sa halip na bakal. Ang mga compound nito ang nagbibigay ng asul na kulay sa likidong nilalaman ng mga holothurian. Sa kalaliman kung saan sila nakatira, ang nilalaman ng oxygen sa tubig ay napakababa at kailangan nilang umangkop sa mga kondisyong ito, kaya ang mga compound ay lumitaw sa mga organismo na ganap na naiiba mula sa mga naninirahan sa kapaligiran ng hangin.
Ngunit hindi pa namin nasasagot ang mga tanong sa itaas. Sa gawaing ito susubukan naming magbigay ng kumpletong, detalyadong mga sagot sa kanila. Upang gawin ito, maraming mga pag-aaral ang dapat isagawa.
Ang layunin ng gawaing ito ay upang ipaliwanag ang hitsura ng kulay sa iba't ibang mga compound, pati na rin upang galugarin ang mga katangian ng mga sangkap ng chameleon.
Ang mga gawain ay itinakda alinsunod sa layunin
Sa pangkalahatan, ang kulay ay resulta ng pakikipag-ugnayan ng liwanag sa mga molekula ng isang sangkap. Ang resulta na ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng ilang mga proseso:
* Interaksyon ng magnetic vibrations ng isang light beam sa mga molecule ng matter;
* pumipili na pagsipsip ng ilang mga light wave ng mga molekula na may iba't ibang istruktura;
* pagkakalantad sa mga sinag na sinasalamin o dumaan sa isang substance sa retina ng mata o sa isang optical device.
Ang batayan para sa pagpapaliwanag ng kulay ay ang estado ng mga electron sa molekula: ang kanilang kadaliang kumilos, ang kanilang kakayahang lumipat mula sa isang antas ng enerhiya patungo sa isa pa, upang lumipat mula sa isang atom patungo sa isa pa.
Ang kulay ay nauugnay sa mobility ng mga electron sa isang molekula ng isang substance at sa posibilidad ng mga electron na lumipat sa mga libreng antas pa rin kapag sumisipsip ng enerhiya ng isang light quantum (elementarya na particle ng light radiation).
Ang kulay ay lumitaw bilang isang resulta ng pakikipag-ugnayan ng light quanta sa mga electron sa mga molekula ng isang sangkap. Gayunpaman, dahil sa ang katunayan na ang estado ng mga electron sa mga atomo ng mga metal at non-metal, organic at inorganic compound ay naiiba, ang mekanismo para sa hitsura ng kulay sa mga sangkap ay naiiba din.
2.1 Kulay ng mga organikong compound.
Sa mga organikong sangkapAng pagkakaroon ng kulay (at hindi lahat ng mga ito ay may ganitong pag-aari), ang mga molekula ay magkatulad sa istraktura: sila, bilang panuntunan, malaki, na binubuo ng dose-dosenang mga atomo. Para sa hitsura ng kulay sa kasong ito, hindi ang mga electron ng mga indibidwal na atom ang mahalaga, ngunit ang estado ng sistema ng mga electron ng buong molekula.
Ang ordinaryong sikat ng araw ay isang stream ng electromagnetic waves. Ang isang liwanag na alon ay nailalarawan sa pamamagitan ng haba nito - ang distansya sa pagitan ng mga katabing taluktok o dalawang katabing labangan. Ito ay sinusukat sa nanometer (nm). Kung mas maikli ang alon, mas malaki ang enerhiya nito, at kabaliktaran.
Ang kulay ng isang sangkap ay depende sa kung aling mga alon (sinag) ng nakikitang liwanag ang sinisipsip nito. Kung ang sikat ng araw ay hindi nasisipsip ng isang sangkap, ngunit makikita at nakakalat, ang sangkap ay lilitaw na puti (walang kulay). Kung ang isang sangkap ay sumisipsip ng lahat ng mga sinag, kung gayon ito ay lilitaw na itim.
Ang proseso ng pagsipsip o pagmuni-muni ng ilang mga sinag ng liwanag ay nauugnay sa mga tampok na istruktura ng molekula ng isang sangkap. Ang pagsipsip ng light flux ay palaging nauugnay sa paglipat ng enerhiya sa mga electron ng molekula ng sangkap. Kung ang isang molekula ay naglalaman ng s electron (bumubuo ng spherical cloud), pagkatapos ay upang pukawin sila at ilipat ang mga ito sa isa pang antas ng enerhiya ay nangangailangan ng maraming enerhiya. Samakatuwid, ang mga compound na mayroong s electron ay palaging lumilitaw na walang kulay. Kasabay nito, ang mga p-electron (na bumubuo ng figure na walong ulap) ay madaling nasasabik, dahil ang koneksyon na ginagawa nila ay hindi gaanong malakas. Ang ganitong mga electron ay matatagpuan sa mga molecule na may conjugated double bonds. Kung mas mahaba ang conjugation chain, mas maraming p-electron at mas kaunting enerhiya ang kinakailangan para ma-excite sila. Kung ang enerhiya ng mga nakikitang light wave (mga wavelength mula 400 hanggang 760 nm) ay sapat upang pukawin ang mga electron, lilitaw ang kulay na nakikita natin. Ang mga sinag na ginugol sa kapana-panabik na molekula ay maa-absorb nito, at ang mga hindi nasisipsip ay mapapansin natin bilang kulay ng sangkap.
2.2 Kulay ng mga di-organikong sangkap.
Sa mga di-organikong sangkapang kulay ay dahil sa mga electronic transition at paglilipat ng singil mula sa isang atom ng isang elemento patungo sa isang atom ng isa pa. Ang panlabas na shell ng elektron ng elemento ay gumaganap ng isang mapagpasyang papel dito.
Tulad ng sa mga organikong sangkap, ang hitsura ng kulay dito ay nauugnay sa pagsipsip at pagmuni-muni ng liwanag.
Sa pangkalahatan, ang kulay ng isang sangkap ay ang kabuuan ng mga sinasalamin na alon (o ang mga dumadaan sa sangkap nang walang pagkaantala). Sa kasong ito, ang kulay ng isang substance ay nangangahulugan na ang ilang quanta ay sinisipsip nito mula sa buong hanay ng mga wavelength ng nakikitang liwanag. Sa mga molekula ng mga sangkap na may kulay, ang mga antas ng enerhiya ng mga electron ay matatagpuan malapit sa isa't isa. Halimbawa, ang mga sangkap: hydrogen, fluorine, nitrogen - tila walang kulay sa amin. Ito ay dahil sa ang katunayan na ang nakikitang liwanag na quanta ay hindi hinihigop ng mga ito, dahil hindi nila mailipat ang mga electron sa isang mas mataas na antas. Iyon ay, ang mga sinag ng ultraviolet ay dumadaan sa mga sangkap na ito, na hindi nakikita ng mata ng tao, samakatuwid ang mga sangkap mismo ay walang kulay para sa atin. Sa mga may kulay na sangkap, halimbawa, kloro, bromine, yodo, ang mga antas ng elektroniko ay matatagpuan mas malapit sa isa't isa, kaya ang liwanag na quanta sa kanila ay nakapaglipat ng mga electron mula sa isang estado patungo sa isa pa.
Karanasan. Epekto ng metal ion sa kulay ng mga compound.
Mga instrumento at reagents: apat na tubo ng pagsubok, tubig, mga asin ng bakal (II), kobalt (II), nikel (II), tanso (II).
Pagsasagawa ng eksperimento. Ibuhos ang 20-30 ML ng tubig sa mga test tube, magdagdag ng 0.2 g ng iron, cobalt, nickel at copper salts at ihalo hanggang sa matunaw. Ang kulay ng solusyon sa bakal ay naging dilaw, kobalt - rosas, nikel - berde, at tanso - asul.
Konklusyon: Tulad ng nalalaman mula sa kimika, ang istraktura ng mga compound na ito ay pareho, ngunit mayroon silang ibang bilang ng mga d-electron: iron - 6, cobalt - 7, nickel - 8, copper - 9. Ang numerong ito ay nakakaapekto sa kulay ng ang mga compound. Kaya naman nakikita ang pagkakaiba ng kulay.
3. Ang epekto ng kapaligiran sa kulay.
Ang mga ions sa solusyon ay napapalibutan ng isang shell ng solvent. Ang isang layer ng naturang mga molekula na malapit sa isang ion ay tinatawagsolvation shell.
Sa mga solusyon, ang mga ions ay maaaring makaapekto hindi lamang sa isa't isa, kundi pati na rin sa mga solvent na molekula na nakapaligid sa kanila, at ang mga iyon, sa turn, ay nakakaapekto sa mga ion. Kapag natunaw at bilang resulta ng solvation, lumilitaw ang kulay sa isang dating walang kulay na ion. Ang pagpapalit ng tubig ng ammonia ay nagpapalalim ng kulay. Ang mga molekula ng ammonia ay mas madaling ma-deform at tumataas ang intensity ng kulay.
Ngayon Ihambing natin ang intensity ng kulay ng mga compound ng tanso.
Eksperimento Blg. 3.1. Paghahambing ng intensity ng kulay ng mga compound ng tanso.
Mga instrumento at reagents: apat na tubo ng pagsubok, 1% na solusyon sa CuSO 4, tubig, HCl, ammonia solution NH 3, 10% na solusyon ng potassium hexacyanoferrate(II).
Pagsasagawa ng eksperimento. Ilagay ang 4 ml ng CuSO sa isang test tube 4 at 30 ml H 2 O, sa iba pang dalawa - 3 ml CuSO 4 at 40 ml H 2 O. Magdagdag ng 15 ml ng concentrated HCl sa unang test tube - lumilitaw ang isang dilaw-berdeng kulay, sa pangalawa - 5 ml ng 25% ammonia solution - lumilitaw ang isang asul na kulay, sa pangatlo - 2 ml ng 10% na solusyon ng potassium hexacyanoferrate(II) - nakikita natin ang pulang kulay.kayumanggi sediment. Magdagdag ng CuSO solution sa huling test tube 4 at iwanan ito para sa kontrol.
2+ + 4Cl - ⇌ 2- + 6H 2 O
2+ + 4NH 3 ⇌ 2+ + 6H 2 O
2 2 + 4- ⇌ Cu 2 + 12 H 2 O
Konklusyon: Kapag binabawasan ang dami ng reagent (sangkap na kasangkot sa isang kemikal na reaksyon), kinakailangan para sa pagbuo ng tambalan, tumataas ang intensity ng kulay. Kapag nabuo ang mga bagong compound ng tanso, nagaganap ang paglilipat ng singil at pagbabago ng kulay.
4. Mga sangkap ng Chameleon.
Ang konsepto ng "chameleon" ay pangunahing kilala bilang isang biyolohikal, zoological na kahulugan ng terminoisang reptilya na may kakayahang baguhin ang kulay ng balat nito sa pangangati, pagbabago sa kulay ng kapaligiran, atbp.
Gayunpaman, ang "mga chameleon" ay matatagpuan din sa kimika. Kaya ano ang koneksyon?
Bumaling tayo sa konsepto ng kemikal:
Ang mga sangkap ng chameleon ay mga sangkap na nagbabago ng kanilang kulay sa mga reaksiyong kemikal at nagpapahiwatig ng mga pagbabago sa kapaligiran na pinag-aaralan. I-highlight natin ang pangkalahatang bagay - pagbabago sa kulay (kulay). Ito ang nag-uugnay sa mga konseptong ito. Ang mga sangkap ng chameleon ay kilala mula noong sinaunang panahon. Inirerekomenda ng mga lumang manwal sa pagsusuri ng kemikal ang paggamit ng "solusyon ng chameleon" upang matukoy ang nilalaman ng sodium sulfite ng sodium sulfite sa mga sample ng hindi kilalang komposisyon. 2 KAYA 3 , hydrogen peroxide H 2 O 2 o oxalic acid H 2 C 2 O 4 . Ang "Chameleon solution" ay isang solusyon ng potassium permanganate KMnO 4
, na sa panahon ng mga reaksiyong kemikal, depende sa kapaligiran, ay nagbabago ng kulay nito sa iba't ibang paraan. Halimbawa, sa isang acidic na kapaligiran, ang isang maliwanag na lilang solusyon ng potassium permanganate ay nagiging kupas dahil sa katotohanan na mula sa permanganate ion MnO 4
-
isang cation ay nabuo, i.e.positibong sisingilin ang ion Mn 2+ ; sa isang malakas na alkaline na kapaligiran mula sa maliwanag na lilang MnO 4
- gumagawa ng berdeng manganate ion MnO 4
2-
. At sa isang neutral, bahagyang acidic o bahagyang alkaline na kapaligiran, ang panghuling produkto ng reaksyon ay isang hindi matutunaw na black-brown precipitate ng manganese dioxide MnO 2
.
Idinagdag namin na dahil sa mga katangian ng oxidizing nito,mga. ang kakayahang mag-abuloy ng mga electron o kunin ang mga ito mula sa mga atomo ng iba pang mga elemento,at visual na mga pagbabago sa kulay sa mga reaksiyong kemikal, ang potassium permanganate ay nakahanap ng malawak na aplikasyon sa pagsusuri ng kemikal.
Nangangahulugan ito na sa kasong ito, ang "solusyon ng chameleon" (potassium permanganate) ay ginagamit bilang isang tagapagpahiwatig, i.e.isang sangkap na nagpapahiwatig ng pagkakaroon ng isang kemikal na reaksyon o pagbabago na naganap sa kapaligiran ng pagsubok.
Mayroong iba pang mga sangkap na tinatawag na "chameleons". Isasaalang-alang namin ang mga sangkap na naglalaman ng elemento ng chromium Cr.
Potassium chromate - inorganic compound, metal saltpotasa At chromic acid na may formula na K 2 CrO 4 , mga dilaw na kristal, natutunaw sa tubig.
Potassium bichromate (potassium dichromate, potassium chromium) - K 2 Cr 2 O 7 . Inorganic compound, orange crystals, natutunaw sa tubig. Lubos na nakakalason.
5. Eksperimental na bahagi.
Eksperimento Blg. 5.1. Ang paglipat ng chromate sa dichromate at pabalik.
Mga instrumento at reagents: potassium chromate solution K 2 СrO 4 , potassium bichromate solution K 2 Cr 2 O 7 , sulfuric acid, sodium hydroxide.
Pagsasagawa ng eksperimento. Nagdaragdag kami ng sulfuric acid sa isang solusyon ng potassium chromate; bilang isang resulta, ang kulay ng solusyon ay nagbabago mula sa dilaw hanggang sa orange.
2K 2 CrO 4 + H 2 SO 4 = K 2 Cr 2 O 7 + K 2 SO 4 + H 2 O
Nagdagdag ako ng alkali sa potassium dichromate solution, bilang isang resulta ang kulay ng solusyon ay nagbabago mula sa orange hanggang dilaw.
K 2 Cr 2 O 7 + 4NaOH = 2Na 2 CrO 4 + 2KOH + H 2 O
Konklusyon: Sa isang acidic na kapaligiran, ang mga chromate ay hindi matatag, ang dilaw na ion ay nagiging isang Cr ion 2 O 7 2- orange, at sa isang alkaline na kapaligiran ang reaksyon ay nagpapatuloy sa kabaligtaran na direksyon:
2 Cr 2 O 4 2- + 2H + acidic medium - alkaline medium Cr 2 O 7 2- + H 2 O.
Oxidizing properties ng chromium (VI) salts.
Mga instrumento at reagents: potassium dichromate solution K 2 Cr 2 O 7 , sodium sulfite solution Na 2 KAYA 3 , sulfuric acid H 2SO4.
Pagsasagawa ng eksperimento. Sa solusyon K 2 Cr 2 O 7 acidified na may sulfuric acid, magdagdag ng Na solusyon 2 KAYA 3. Napansin namin ang pagbabago ng kulay: ang orange na solusyon ay naging berde-asul.
Konklusyon: Sa isang acidic na kapaligiran, ang chromium ay nababawasan ng sodium sulfite mula chromium (VI) hanggang chromium (III): K 2 Cr 2 O 7 + 3Na 2 SO 3 + 4H 2 SO 4 = K 2 SO 4 + Cr 2 (SO 4 ) 3 + 3Na 2 SO 4 + 4H 2 O.
Eksperimento Blg. 5.4. Oksihenasyon ng ethanol na may pinaghalong chromium.
Mga instrumento at reagents: 5% na solusyon ng potassium dichromate K 2 Cr 2 O 7 , 20% sulfuric acid solution H 2 KAYA 4 , ethyl alcohol (ethanol).
Pagsasagawa ng eksperimento: Sa 2 ml ng 5% na solusyon ng potassium dichromate ay magdagdag ng 1 ml ng 20% na solusyon ng sulfuric acid at 0.5 ml ng ethanol. Napansin namin ang isang malakas na pagdidilim ng solusyon. Dilute ang solusyon sa tubig upang mas makita ang lilim nito. Kumuha kami ng dilaw-berdeng solusyon.
SA 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 O
Konklusyon: Sa isang acidic na kapaligiran, ang ethyl alcohol ay na-oxidized ng potassium dichromate. Gumagawa ito ng aldehyde. Ipinapakita ng eksperimentong ito ang pakikipag-ugnayan ng mga kemikal na chameleon sa mga organikong sangkap.
Eksperimento 5.4. malinaw na inilalarawan ang prinsipyo kung saan gumagana ang mga indicator upang makita ang alkohol sa katawan. Ang prinsipyo ay batay sa tiyak na enzymatic oxidation ng ethanol, na sinamahan ng pagbuo ng hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), na nagiging sanhi ng pagbuo ng isang may kulay na chromogen,mga. isang organikong sangkap na naglalaman ng pangkat ng chromophore (isang grupo ng kemikal na binubuo ng carbon, oxygen, at nitrogen atoms).
Kaya, ang mga tagapagpahiwatig na ito ay biswal (sa isang sukat ng kulay) ay nagpapakita ng nilalaman ng alkohol sa laway ng isang tao. Ginagamit ang mga ito sa mga institusyong medikal kapag nagtatatag ng mga katotohanan ng pag-inom ng alkohol at pagkalasing sa alkohol. Ang saklaw ng aplikasyon ng mga tagapagpahiwatig ay anumang sitwasyon kung saan kinakailangan upang maitaguyod ang katotohanan ng pag-inom ng alak: pagsasagawa ng mga pre-trip na inspeksyon ng mga driver ng sasakyan, pagkilala sa mga lasing na driver sa mga kalsada ng pulisya ng trapiko, gamitin para sa mga diagnostic na pang-emergency, bilang isang paraan ng self- kontrol, atbp.
6. Photochromism.
Kilalanin natin ang isang kawili-wiling kababalaghan, kung saan nangyayari rin ang pagbabago sa kulay ng mga sangkap, photochromism.
Ngayon, ang mga baso na may mga lente ng chameleon ay malamang na hindi sorpresahin ang sinuman. Ngunit ang kasaysayan ng pagtuklas ng mga hindi pangkaraniwang sangkap na nagbabago ng kanilang kulay depende sa liwanag ay lubhang kawili-wili. Noong 1881, ang English chemist na si Phipson ay nakatanggap ng sulat mula sa kanyang kaibigan na si Thomas Griffith kung saan inilarawan niya ang kanyang hindi pangkaraniwang mga obserbasyon. Isinulat ni Griffith na ang pintuan sa harap ng post office, na matatagpuan sa tapat ng kanyang mga bintana, ay nagbabago ng kulay nito sa buong araw - nagdidilim kapag ang araw ay nasa tuktok nito, at lumiliwanag sa dapit-hapon. Nagtataka sa mensahe, sinuri ni Phipson ang lithopone, ang pintura na ginamit sa pagpinta sa pinto ng post office. Nakumpirma ang obserbasyon ng kanyang kaibigan. Hindi maipaliwanag ni Phipson ang sanhi ng hindi pangkaraniwang bagay. Gayunpaman, maraming mga mananaliksik ang naging seryosong interesado sa nababaligtad na reaksyon ng kulay. At sa simula ng ikadalawampu siglo, nagawa nilang synthesize ang ilang mga organikong sangkap na tinatawag na "photochromes," iyon ay, "photosensitive paints." Mula noong panahon ni Phipson, marami nang natutunan ang mga siyentipiko tungkol sa mga photochrome -mga sangkap na nagbabago ng kulay kapag nakalantad sa liwanag.
Ang Photochromism, o tenebrescence, ay ang phenomenon ng isang nababaligtad na pagbabago sa kulay ng isang substance sa ilalim ng impluwensya ng nakikitang liwanag at ultraviolet radiation.
Exposure sa liwanag na sanhi sa isang photochromic substance, atomic rearrangements, mga pagbabago sa populasyon ng mga electronic na antas. Kasabay ng pagbabago ng kulay, maaaring baguhin ng substance ang refractive index nito, solubility, reactivity, electrical conductivity, at iba pang kemikal at pisikal na katangian. Ang photochromism ay likas sa isang limitadong bilang ng mga organic at inorganic, natural at sintetikong compound.
Mayroong kemikal at pisikal na photochromism:
- chemical photochromism: intramolecular at intermolecular reversible photochemical reactions (tautomerization (reversible isomerism), dissociation (cleavage), cis-trans isomerization, atbp.);
- pisikal na photochromism: ang resulta ng paglipat ng mga atom o molekula sa iba't ibang estado. Ang pagbabago ng kulay sa kasong ito ay dahil sa pagbabago sa populasyon ng mga electronic na antas. Ang ganitong photochromism ay sinusunod kapag ang isang substance ay nalantad lamang sa mga malalakas na light flux.
Photochromes sa kalikasan:
- Mineral tugtupit may kakayahang baguhin ang kulay mula sa puti o maputlang rosas hanggang sa maliwanag na rosas.
Mga materyales na photochromic
Ang mga sumusunod na uri ng photochromic na materyales ay umiiral: mga likidong solusyon at polymer films (mataas na molecular weight compounds), na naglalaman ng mga photochromic organic compound, mga baso na may silver halide microcrystals na pantay na ipinamahagi sa kabuuan ng kanilang volume (mga compound ng pilak na may mga halogen), photolysis ( pagkabulok ng liwanag) na sanhi ng photochromism; mga kristal ng alkali at alkaline earth metal halides, na isinaaktibo ng iba't ibang mga additives (halimbawa, CaF 2/La,Ce; SrTiO 3 /Ni,Mo).
Ang mga materyales na ito ay ginagamit bilang mga light filter ng variable optical density (ibig sabihin, kinokontrol nila ang daloy ng liwanag) sa paraan ng pagprotekta sa mga mata at device mula sa light radiation, sa laser technology, atbp.
Mga lente ng photochromic
Photochromic lens na nakalantad sa liwanag, bahagyang natatakpan ng papel. Ang pangalawang antas ng kulay ay makikita sa pagitan ng liwanag at madilim na bahagi, dahil ang mga photochromic molecule ay matatagpuan sa magkabilang ibabaw ng lens. polycarbonate at iba pa mga plastik . Ang mga photochromic lens ay kadalasang dumidilim sa pagkakaroon ng ultraviolet light at lumiwanag sa kawalan nito nang wala pang isang minuto, ngunit ang kumpletong paglipat mula sa isang estado patungo sa isa pa ay nangyayari sa loob ng 5 hanggang 15 minuto.
Mga konklusyon.
Kaya, ang kulay ng iba't ibang mga compound ay nakasalalay sa:
*mula sa interaksyon ng liwanag sa mga molekula ng bagay;
*sa mga organikong sangkap, ang kulay ay lumitaw bilang isang resulta ng paggulo ng mga electron ng elemento at ang kanilang paglipat sa iba pang mga antas. Ang estado ng sistema ng elektron ng buong malaking molekula ay mahalaga;
*sa mga di-organikong sangkap, ang kulay ay dahil sa mga elektronikong transisyon at paglipat ng singil mula sa isang atom ng isang elemento patungo sa isang atom ng isa pa. Ang panlabas na shell ng elektron ng elemento ay gumaganap ng isang pangunahing papel;
*ang kulay ng tambalan ay naiimpluwensyahan ng panlabas na kapaligiran;
*Ang bilang ng mga electron sa isang tambalan ay may mahalagang papel.
Listahan ng mga mapagkukunang ginamit
1. Artemenko A. I. "Organic na kimika at tao" (teoretikal na pundasyon, malalim na kurso). Moscow, "Enlightenment", 2000.
2. Fadeev G. N. "Chemistry and color" (isang libro para sa extracurricular reading). Moscow, "Enlightenment", 1977.
Pagpapasiya ng mga kadahilanan ng kulay. Ano ang kulay mula sa chemical point of view? Imposibleng isaalang-alang ang kemikal na kakanyahan ng kulay nang walang kaalaman sa mga pisikal na katangian ng nakikitang liwanag. Utang namin ito sa mahusay na Ingles na pisiko na si I. Newton na ipinaliwanag niya ang kababalaghan ng pagkabulok ng puting kulay sa isang hanay ng mga sinag ng spectrum ng kulay. Ang bawat wavelength ay tumutugma sa isang tiyak na enerhiya na dinadala ng mga alon na ito. Ang kulay ng anumang sangkap ay tinutukoy ng wavelength na ang enerhiya ay nangingibabaw sa isang naibigay na radiation. Ang kulay ng langit ay nakadepende sa kung gaano karaming sikat ng araw ang nakakarating sa ating mga mata. Ang mga sinag na may maikling wavelength (asul) ay makikita mula sa mga molekula ng hangin at nakakalat. Nakikita sila ng ating mata at tinutukoy ang kulay ng kalangitan - asul, cyan (Talahanayan 3.).
Ang parehong bagay ay nangyayari sa kaso ng mga kulay na sangkap. Kung ang isang sangkap ay sumasalamin sa mga sinag ng isang tiyak na haba ng daluyong, kung gayon ito ay may kulay. Kung ang enerhiya ng mga light wave sa buong spectrum ay hinihigop o ipinapakita nang pantay, ang sangkap ay lilitaw na itim o puti. Ang mata ng tao ay naglalaman ng isang optical system: ang lens at ang vitreous body. Ang retina ng mata ay naglalaman ng mga light-sensitive na elemento: cones at rods. Salamat sa cones nakikilala natin ang mga kulay.
Talahanayan 3. Kulay ng mga sangkap na may isang banda ng pagsipsip sa nakikitang bahagi ng spectrum
Kaya, ang tinatawag nating kulay ay resulta ng dalawang pisikal at kemikal na phenomena: ang pakikipag-ugnayan ng liwanag sa mga molekula ng isang substansiya at ang epekto ng mga alon na nagmumula sa substansiya sa retina ng mga mata. Kaya, unang salik pagbuo ng kulay - liwanag.
Isaalang-alang ang mga halimbawa ng mga sumusunod, pangalawang salik- istraktura ng mga sangkap.
Ang mga metal ay may mala-kristal na istraktura; mayroon silang ayos na istraktura ng mga atomo at mga electron. May kaugnayan ang kulay sa electron mobility. Kapag ang mga metal ay naiilaw, nangingibabaw ang pagmuni-muni at ang kanilang kulay ay nakasalalay sa haba ng daluyong na sinasalamin nito. Ang puting ningning ay dahil sa pare-parehong pagmuni-muni ng halos buong hanay ng mga nakikitang sinag. Ito ang kulay ng aluminyo at sink. Ang ginto ay may mapula-pula-dilaw na kulay dahil ito ay sumisipsip ng asul, indigo at violet ray. Ang tanso ay mayroon ding mapula-pula na kulay. Ang magnesium powder ay itim, na nangangahulugang ang sangkap na ito ay sumisipsip ng buong spectrum ng mga sinag.
Susunod, pangatlo ang kadahilanan sa hitsura ng kulay ay ang ionic na estado ng mga sangkap. Ang kulay ay nakasalalay din sa kapaligiran sa paligid ng mga may kulay na particle. Ang mga cation at anion sa solusyon ay napapalibutan ng isang shell ng solvent, na nakakaapekto sa mga ions.
Mga salik na nakakaimpluwensya sa pagbabago ng kulay ng mga kemikal. Kapag nagsasagawa ng isang simpleng eksperimento sa pagdaragdag ng mga sumusunod na sangkap sa isang solusyon ng beet juice (kulay ng raspberry): acetic acid; alkali o tubig na solusyon, bilang isang resulta, maaari mong obserbahan ang isang pagbabago sa kulay ng solusyon ng beetroot. Sa unang kaso, ang acidic na kapaligiran ay humahantong sa isang pagbabago sa kulay ng beetroot solution sa purple, sa pangalawang eksperimento, binabago ng alkaline na kapaligiran ang kulay ng solusyon sa asul, at ang pagdaragdag ng tubig (neutral na kapaligiran) ay hindi. maging sanhi ng pagbabago ng kulay.
Alam ng mga chemist ang indicator para sa pagtukoy ng alkaline na kapaligiran - phenolphthalein. Binabago nito ang kulay ng mga solusyon sa alkali sa pulang-pula. Ang isang makasaysayang katotohanan ay nauugnay sa pagbabago ng kulay ng iron ion kapag napapalibutan ng potassium thiocyanate. Noong 1720, ang mga kalaban sa pulitika ni Peter I mula sa klero ay nag-organisa ng isang "himala" sa isa sa mga katedral ng St. Petersburg - ang icon ng Ina ng Diyos ay nagsimulang lumuha, na kung saan ay nagkomento bilang tanda ng kanyang hindi pagsang-ayon sa mga reporma ni Peter . Maingat na sinuri ni Peter ang icon at napansin ang isang bagay na kahina-hinala: nakakita siya ng maliliit na butas sa mga mata ng icon. Natagpuan din niya ang pinagmulan ng mga luha: ito ay isang espongha na ibinabad sa isang solusyon ng iron thiocyanate, na may kulay na pulang dugo. Ang bigat ay pinindot nang pantay-pantay sa espongha, pinipiga ang mga patak sa butas sa icon. "Ito ang pinagmumulan ng kamangha-manghang mga luha," sabi ng soberanya.
Ang mga kemikal ay bahagi ng kalikasan na nakapaligid sa atin sa lahat ng panig. Ang dugo ng hayop at mga gulay ng dahon ay naglalaman ng magkatulad na mga istraktura, ngunit ang dugo ay naglalaman ng mga iron ions - Fe, at mga halaman - Mg. Nagbibigay ito ng mga kulay: pula at berde. Oo nga pala, ang kasabihang "asul na dugo" ay totoo para sa mga hayop sa malalim na dagat na ang dugo ay naglalaman ng vanadium sa halip na bakal. Gayundin, ang mga algae na tumutubo sa mga lugar kung saan may kaunting oxygen ay asul.
Ang mga halaman na may chlorophyll ay nagagawang bumuo ng mga sangkap na organomagnesium at gumamit ng magaan na enerhiya. Ang kulay ng mga halamang photosynthetic ay berde.
Ang hemoglobin ng dugo, na naglalaman ng bakal, ay nagsisilbing transportasyon ng oxygen sa katawan. Ang hemoglobin na may oxygen ay nagbibigay sa dugo ng isang maliwanag na pulang kulay, ngunit kung walang oxygen ito ay nagbibigay sa dugo ng isang madilim na kulay.
Kinakailangan na gumuhit ng mga sumusunod na konklusyon tungkol sa katangian ng physicochemical ng kulay:
Ang unang kadahilanan sa pagbuo ng kulay ay liwanag;
Ang pangalawang kadahilanan ay ang kemikal na istraktura ng mga sangkap;
Ang pangatlong kadahilanan sa hitsura ng kulay ay ang ionic na estado ng mga kemikal; ang kulay ay nakasalalay sa kapaligiran sa paligid ng mga may kulay na particle.
4.2. Chemistry ng mga tina .
Ang pagkakatugma ng kulay ay isa sa mga bahagi ng sining ng disenyo. Ang pinaka sinaunang mga pintura ay karbon, chalk, clay, cinnabar at ilang mga asin, tulad ng copper acetate (verdigris). Ang mga pintura at tina ay ginagamit ng mga artista, dekorador at mga manggagawa sa tela.
Ang paggamit ng mga unang sangkap na pangkulay - mga inorganic na pigment - ay nagsimula sa Panahon ng Bato. Ang mga primitive na tao ay gumamit ng mga kulay na natural na mineral upang ipinta ang kanilang mga katawan, iba't ibang gamit sa bahay at damit. Ang mga magagandang guhit sa mga kuweba ay nakaligtas hanggang sa araw na ito, na nabuhay sa kanilang mga tagalikha sa daan-daang siglo. Ito ay mga mineral na may kulay, kasama ng mga marangal na metal, na palaging simbolo ng kapangyarihan at kayamanan ng mga tao. Sa pag-unlad ng sangkatauhan, ang pangangailangan para sa mga tina ay lumago lamang.
Bumalik noong ika-10 siglo. BC, sa ilalim ng Dagat Mediteraneo malapit sa lungsod ng Tiro (sinaunang Phoenicia), nahuli ang mga suso ng karayom. Ang mga alipin ay sumisid sa dagat para sa mga kuhol na ito araw-araw. Pinisil sila ng ibang mga alipin, dinidikdik ng asin at isinailalim sa karagdagang pagproseso, na binubuo ng maraming operasyon. Ang nakuha na sangkap ay sa una ay puti o maputlang dilaw, ngunit sa ilalim ng impluwensya ng hangin at sikat ng araw ay unti-unting naging dilaw ng lemon, pagkatapos ay berde, at sa wakas ay nakakuha ng isang kahanga-hangang kulay-lila-pula. Natanggap lila sa loob ng ilang siglo ito ang pinakamahalaga sa lahat ng tina. Siya noon ay isang simbolo ng kapangyarihan - ang karapatang magsuot ng mga damit na kulay lila ay ang pribilehiyo ng mga pinuno at mga maharlika na pinakamalapit sa kanila. Ang pagtitina lamang ng isang metro kuwadrado ng tela gamit ang tina na nakuha sa ganitong paraan ay napakamahal. Pagkatapos ng lahat, para makakuha ng isang gramo ng purple, 10,000 snails ang kailangang iproseso!
Ang nakasisirang trabaho ng mga alipin ng Tiro ay hindi lamang ang halimbawa ng ganitong uri sa kasaysayan. Sa ilang daang taon indigo– isang violet-blue dye na kinuha mula sa halaman na Indigofera tinctiria, ay naging isa sa mga pangunahing pinagkukunan ng kita para sa British East India Company. Ang mga barko ng East India Company taun-taon ay naghahatid ng mula 6 hanggang 9 na milyong kilo ng mahalagang pangulay na ito sa lahat ng bahagi ng mundo. Dati sila ay nagpinta ng mga layag, ngayon ay ginagamit na nila ito sa pagpinta ng maong.
Sa ngayon, ang paggawa ng moderno, mura at kasabay nito ay ang maliliwanag na tina ng lahat ng kulay at lilim ay hindi na nangangailangan ng backbreaking na paggawa ng mga alipin o populasyon ng mga kolonya. Ang mga ito, kabilang ang lila at indigo, ay ginawa sa mga kemikal na halaman. Gayunpaman, ang lila at indigo ay nawala ang kanilang dating kaluwalhatian. Ang mga ito ay pinalitan ng mas light-resistant synthetic dyes, isang malawak na pagpipilian na mayroon tayo ngayon.
Ang landas sa kasalukuyang mga tagumpay ay binuksan salamat sa gawain ng maraming mga chemist. Noong 1826, 1840 at 1841, ang Unferdorben, Fritzsche at Zinin ay nakapag-iisa na nakakuha ng aniline mula sa indigo. Noong 1834, natuklasan ni Runge ang aniline sa coal tar, sa parehong taon ay natuklasan niya ang phenol at, ilang sandali pa, ang unang tina mula sa coal tar - rosolic acid, na nagbibigay ng kulay purple.
Noong 1856, ang 18-taong-gulang na chemist na si Perkin, na nagtatrabaho sa panahon ng bakasyon sa kanyang laboratoryo sa bahay, ay hindi inaasahang nakatanggap ng isang maliwanag na mapula-pula-lila na tina sa isang hindi matagumpay na pagtatangka na mag-synthesize ng quinine - mauvais. Kasama ang kanyang ama at kapatid, itinatag ni Perkin ang kumpanya at pagkalipas ng isang taon ay inayos ang paggawa ng mauvais sa isang pabrika. Kaya, inilatag ni Perkin ang pundasyon para sa paglikha ng industriya ng aniline dye.
Noong 1868, isiniwalat nina Grebe at Liebermann ang sikreto alizarin– isang pulang tina na nakuha mula sa mga ugat ng madder. Sumunod ang mga synthesis eosin at iba pang phthalein dyes nina Bayer at Caro at pag-decipher sa istruktura ng anthracene dyes nina E. Fisher at O. Fisher. Sa pagtatapos ng ika-19 na siglo. Ang mga tagumpay na ito ay nagtapos sa pagpapakilala sa industriya ng indigo synthesis gamit ang pamamaraan na binuo ni Heimann at iba pang mga chemist.
Ang mahusay na merito ng German chemists sa pagbuo ng pintura at barnis industriya. Noong 1911, ang mga kumpanyang Aleman ay nag-export ng 22,000 tonelada ng sintetikong indigo. Sa sabay-sabay na pagpapakawala ng 1,500 tonelada ng murang sintetikong alizarin, halos ganap nilang pinalitan ang natural na alizarin, na humantong sa isang matinding pagbawas sa paglilinang ng madder.
Bakit nakakakuha ng isang kulay o iba pa ang mga sangkap na pinaliwanagan ng puting liwanag? Ang katotohanan ay ang pagdaan sa tina, ang liwanag ay nasisipsip ng mga molekula nito. Ang istraktura ng mga molekula ng pangulay ay tulad na ang liwanag ay piling hinihigop. “Pinipili” ng molekula ng dye ang mga sinag na tanging katangian nito at bumubuo ng puting liwanag—mga parang multo na linya. Ang pagkawala ng ilan sa mga kulay, ang sinag ng insidente ay kinulayan ng tinatawag na mga pantulong na kulay (berde - pula, dilaw - violet, asul - orange). Halimbawa, ang pagkawala ng pulang kulay ay hahantong sa berdeng pangkulay.
Ano ang nakasalalay sa spectrum ng pagsipsip ng isang sangkap? Nasa harapan natin ang formula ng isang pangulay na may medyo simpleng istraktura: Ang eksaktong pangalan ng kemikal nito ay sodium n,n"-dimethylaminoazobenzenesulfonate. Ang sangkap na ito ay ginagamit bilang isang tagapagpahiwatig, kung hindi man ay tinawag itong - methyl orange. Ang pangulay na ito, gayunpaman, ay hindi angkop para sa pagtitina, dahil kapag ang acid ay idinagdag, ang dilaw na kulay ay nagiging pula. Ito ay hindi nagkataon na ang mga organikong tina ay may isang kumplikadong istraktura. Ang pananaliksik ng maraming chemist ay nagtatag ng koneksyon sa pagitan ng kulay ng isang tambalan at ng istraktura nito. Ang backbone, o core, ng dye molecule ay kadalasang nabubuo ng isang ring structure. Ang mga carrier ng kulay - chromophores - ay dapat na naka-attach dito. Ito ay palaging mga unsaturated na grupo:
CH=CH – pangkat ng ethylene;
C=O – carbonyl group (oxo group, keto group);
N=N – azo group;
N=O – pangkat ng nitroso;
NO2 – pangkat ng nitro.
Ang mga pangkat ng nucleus at chromophore ay magkakasamang bumubuo ng isang kulay na sistema - isang chromogen. Sa karamihan ng mga kaso, ang pagkakaroon lamang ng isang chromophore ay hindi pa nagbibigay ng kulay. Halimbawa, sa orange na molekula b-karotina– carrot dye – naglalaman ng 11 double bonds. Bilang karagdagan, ang kulay ay nakasalalay sa eksakto kung paano matatagpuan ang mga chromophores at konektado sa bawat isa. Upang mapahusay ang kulay, palalimin ang lilim nito at makamit ang higit na bilis ng kulay, ang mga karagdagang grupo - auxochromes - ay dapat na naka-attach sa chromophore core. Kabilang dito, una sa lahat, ang hydroxyl group na OH at ang amino group na NH2, na hindi lamang nakakaapekto sa pangkulay, kundi pati na rin, dahil sa kanilang acidic o pangunahing kalikasan, ay nagpapataas ng affinity ng dye para sa fiber. Isinasaalang-alang ng modernong electronic color theory ang kulay bilang resulta ng interaksyon ng electron cloud ng dye molecule na may liwanag. Ang spectrum ng pagsipsip ng molekula ay nakasalalay sa mga parameter nito, na tinutukoy ng pagkakaroon ng mga pangkat ng chromophore at auxochromophore.
Phosphors. Ang mga tradisyonal na tina ay nakakalat sa hinihigop na liwanag sa anyo ng infrared radiation na hindi nakikita ng mata ng tao. Gayunpaman, may mga molekula na may kakayahang magpalabas ng mga sinag ng nakikitang kulay pagkatapos na nasasabik ng panlabas na enerhiya, na bumalik sa isang hindi nasasabik na estado. Ito ay mga phosphor. Ang enerhiya na kinakailangan para sa kanilang glow ay maaaring kemikal ("phosphors"), mekanikal ("triboluminophores"), elektrikal ("electroluminophores") o liwanag ("photoluminophores"), pati na rin sa ilalim ng impluwensya ng radiation.
Ang Phosphorescent phosphors ay umiiral sa kalikasan. Maaaring mangyari ang glow dahil sa mabagal na oksihenasyon ng isang sangkap sa hangin (halimbawa, puting phosphorus, luciferin sa ilang mga insekto, microbes, fungi, isda). Ang mga naturang sangkap ay hindi kumikinang nang walang access sa isang oxidizing agent (air oxygen). Ang ilang mga sangkap ay maaaring kumikinang kapag kinuskos o inalog (halimbawa, mala-kristal na chelidonine, ilang sulfide na isinaaktibo sa mangganeso, atbp.). Ang glow na ito ay tinatawag na triboluminescence. Ang mga sangkap na kumikinang sa presensya ng radiation o hindi nakikitang X-ray ray ay ginagamit upang gumawa ng permanenteng kumikinang na mga compound. Halimbawa, ang paraffin ay ginagamit bilang isang radioactive substance, sa mga molekula kung saan ang ilan sa mga atomo ng ordinaryong hydrogen (protium) ay pinalitan ng mga atomo ng super-heavy radioactive hydrogen (tritium). Dahil sa pagkakaroon ng mga radioactive na elemento sa kanilang komposisyon, ang mga nakikitang pinagmumulan ng liwanag ay mapanganib sa kalusugan. Ang mga electroluminescent phosphors ay malawakang ginagamit sa teknolohiya ng pag-iilaw.
Gayunpaman, ito ay inorganic o organic photoluminophores na ginagamit bilang phosphor dyes. Depende sa oras na napanatili ang paggulo ng kanilang mga molekula, ang mga posporus ay maaaring kumikinang sa dilim na may oras ng paggulo ng ilang oras (maraming ganoong mga makinang na laruan ang ibinebenta), o sa maikling panahon ang mga posporus ay nagiging isang katangian na kulay. Ang partikular na interes ay ang mga phosphor na aktibong sumisipsip ng UV radiation. Ang mga damit na tinina ng gayong mga pospor ay "nasusunog" nang maliwanag sa araw. Ang mga pulang damit ng mga empleyado ng Ministry of Emergency Situations ay nakikita sa loob ng maraming kilometro kahit na sa hamog na ulap. Ang mga pintura ng posporus ay ginagamit para sa mga palatandaan sa kalsada at mga patalastas, mga bangkang pang-rescue. Ngunit mayroon ding mga hindi inaasahang paraan upang magamit ang mga naturang phosphor.
Proteksyon sa UV. Mayroong maraming mga pampaganda na magagamit sa merkado na nagpoprotekta sa mga tao mula sa mapaminsalang UV radiation, tulad ng mga sunscreen. Ang mga pangunahing aktibong sangkap ng mga produktong ito ay ang mga sumisipsip ng UV - ang parehong mga phosphor na sumisipsip ng nakakapinsalang hard radiation.
Ngunit hindi lamang ang katawan ng tao ang kailangang protektahan mula sa ultraviolet radiation. Ang mga sumisipsip ng UV - mga light stabilizer - ay malawakang ginagamit upang protektahan ang mga polimer. Isang halimbawa ay Tinuwin. Sa unexcited state, isang matatag na hydrogen bond ang nabuo sa pagitan ng hydrogen ng hydroxyl group at ng nitrogen atom na pinakamalapit dito. Ang katatagan nito ay dahil sa pagbuo ng isang matatag na heksagono. Ang pagsipsip ng isang dami ng UV radiation ay sapat upang sirain ang singsing na ito. Kapag ito ay naibalik, ang enerhiya ay ibinubuga, ngunit ito ay hindi na nakakapinsalang ultraviolet radiation, ngunit ligtas na infrared radiation. (Ang ibabaw ng lahat ng mga bagay na metal ay nawasak sa ilalim ng impluwensya ng kapaligiran. Ang kanilang proteksyon ay pinaka-epektibo sa mga kulay na pigment: aluminum powder, zinc dust, red lead, chromium oxide).
Mga optical brightener. Malamang na napansin ng bawat isa sa inyo na sa disco, kapag ang mga espesyal na ilaw ay nakabukas, ang mga puting kamiseta at blusa ng mga tao ay nagsisimulang kumikinang nang maliwanag na asul. Ang isang sheet ng puting papel ay magniningning nang mas maliwanag. Nangangahulugan ito na ang mga espesyal na phosphor - optical brighteners - ay idinagdag sa tela ng iyong damit at papel. Ang kanilang aksyon ay katulad ng pagkilos ng ordinaryong "asul", na dati ay idinagdag sa tubig sa panahon ng paghuhugas upang maputi ang mga damit. Ngayon, para sa layunin ng pagpapaputi, ang mga sangkap ay idinagdag sa paghuhugas ng mga pulbos na nagbibigay sa tela ng isang mala-bughaw na fluorescence.
Ang asul na kulay na pantulong sa dilaw ay "pumapatay" sa pagkadilaw ng tela. Ginagawa ng pospor ang parehong bagay sa pamamagitan ng pag-convert ng UV radiation sa asul na radiation. Kasabay nito, pinoprotektahan nito ang materyal mula sa ultraviolet radiation.
Phosphor para sa greenhouse film. Ang maginoo na greenhouse polyethylene film ay lipas na (sa pamamagitan ng paraan, ang "greenhouse effect" ay dahil sa ang katunayan na ang UV at nakikitang mga sinag ay dumadaan sa polyethylene layer na halos walang pagkawala, at para sa mga thermal infrared ray mula sa ibabaw ng lupa, ang polyethylene ay opaque) . May mga bagong photoconversion na pelikula na lumitaw na kumikinang na pula sa araw. Ito ay ibinubuga ng isang espesyal na phosphor na na-synthesize batay sa europium oxide, na nagpapalit ng berde, asul at UV radiation sa pula. Siyempre, napakaganda, hindi tungkol sa kagandahan.
Ang isang halaman sa unang yugto ng pag-unlad ay nangangailangan ng isang malaking halaga ng pulang kulay upang lumago ang berdeng masa (dahon). Ang pospor ay nagsisilbing tiyak na layuning ito. Mayroon itong kumplikadong istraktura na nagbibigay ng sunud-sunod na conversion ng UV radiation sa kinakailangang pulang kulay. Samakatuwid, ang dami ng pulang kulay sa liwanag na bumabagsak sa mga dahon ng halaman ay tumataas nang maraming beses, na humahantong sa pagtaas ng ani ng mga greenhouse crops. Totoo, kapag dumating ang oras na ang prutas ay mahinog, ang gayong pelikula ay dapat mapalitan ng isang asul. Sa kabaligtaran, ito ay sumisipsip ng mga pulang sinag. Ang mga dahon ay huminto sa paglaki, at ang lahat ng enerhiya ng halaman ay nakadirekta sa paglago ng mga prutas.
Nawalang Ilog. Ang fluorescence ay malinaw na nakikita kahit na ang 1 g ng radomin 6G ay natunaw sa 100,000 litro ng tubig. Ang kakayahan ng mga phosphor na napakadaling matukoy sa mga hindi gaanong konsentrasyon ay ginagamit upang matukoy ang direksyon ng mga daloy ng tubig sa ilalim ng lupa. Ang isang halimbawa ay ang solusyon sa isyu ng "pagkawala" ng Danube. Sa itaas na bahagi ng ilog na ito, malapit sa istasyon ng tren ng Immedingen, karamihan sa tubig ng Danube ay nawala sa maluwag na mga batong apog. Upang maitatag ang direksyon ng paggalaw ng tubig, noong 1877, 10 kg ng fluorescein ang ibinuhos sa Danube malapit sa istasyong ito. Pagkalipas ng 60 oras, ang isa sa mga nakalantad na post ay nakakita ng kakaibang fluorescence sa isang maliit na ilog. Sa ngayon, ang pag-aari na ito ng mga phosphor ay napatunayang lubhang kapaki-pakinabang sa mga inspeksyon sa kapaligiran ng mga pagtagas at mga effluent mula sa mga mapanganib na industriya. Huwag nating kalimutan ang tungkol sa phosphor printing protection system para sa mga dokumento at, sa wakas, mga banknote.
Kabuuang tuldok. Ang mga nanoparticle ng phosphors (quantum dots), na hinihigop ng mga microorganism na may nutrient media, ay ginagawang posible na masubaybayan ang kanilang paggalaw at pag-unlad sa isang buhay na organismo. Ang pumipili na pagkuha ng mga naturang particle ng mga malignant na selula ay ginagamit na upang masuri ang kanser at iba pang mga sakit sa mga unang yugto.
Bilang karagdagan sa mga inilarawan sa itaas, mayroong maraming mga kagiliw-giliw na mga tina. Halimbawa, ang mga photochromic dyes ay binuo na nagbabago ng kulay sa pagtaas ng mga dosis ng UV radiation, pagtaas ng temperatura, at pagkakalantad sa isang electric field. May mga tina na nag-iiba ng kulay ng mga pelikula sa sinasalamin at ipinadalang liwanag. Maaaring isulat ang isang mahabang artikulo tungkol sa pangkulay ng interference na may mga multilayer na pearlescent na pigment, tungkol sa holographic na pangkulay, tungkol sa paggamit ng mga likidong kristal na istruktura, tungkol sa digital printing at marami pang iba.
Sa kabila ng katotohanan na ang mga pangunahing patakaran para sa paglikha ng mga molekula ng chromophore ay kilala, ang pagtuklas ng isang bagong tina kahit ngayon ay minsan ay sanhi ng isang masayang aksidente. Ang teknolohiya ng mga tina ay kimika, pisyolohiya, at sining.
5. Mga pangunahing pattern ng pagdama ng kulay: