Barviva jsou chemické sloučeniny , které mají schopnost intenzivně absorbovat a přeměňovat energii elektromagnetického záření ve viditelné a blízké ultrafialové a infračervené oblasti spektra a používají se k předání této schopnosti dalším tělesům. Termín „barvivo“ vděčí za svůj původ A. E. Porai-Koshitsu [1] a byl jím zaveden do vědecké terminologie v roce 1908.
Charakteristickým rysem barviva je schopnost díky kapilárním a difúzním procesům impregnovat barvený materiál (například textil, papír, kožešinu, vlasy, kůži, dřevo, potraviny - potravinářská barviva ) - a dát barvu v celém jeho objemu , fixující tak či onak na aktivních centrech.
Termíny "barvivo" a " pigment ", ačkoliv se často používají zaměnitelně, označují výrazně odlišné pojmy. Barviva jsou rozpustná v barvicím médiu (rozpouštědle), zatímco pigmenty jsou nerozpustné. Během procesu barvení pronikají barviva do materiálu a vytvářejí více či méně pevnou vazbu s vlákny; při použití pigmentů zajišťuje vazbu k barvenému materiálu pojivo, nikoli pigmenty. V barvách jsou barvotvorné látky (v tomto případě pigmenty) v pojivu (lněný olej, nitrocelulóza atd.) a vlastnosti barvy (s výjimkou barvy) závisí více na pojivu než na pigmentu. . Barviva jsou obvykle organická; pigmenty jsou většinou jemně rozptýlené prášky anorganických látek, často oxidových sloučenin.
Již v dávných dobách lidé používali barviva k barvení oděvů a domácích potřeb. Barvení textilu sahá až do neolitu . Po mnoho staletí lidé používali k barvení drahé a nedostatkové rostlinné nebo živočišné suroviny. Proces získávání takových barviv byl velmi pracný a dlouhý a barviva byla přirozeně cenným luxusním zbožím ve starověku. Například slavný antický purpur byl extrahován ze žláz šneka nachového. Trvalo asi 10 000 šneků, než získali něco málo přes gram barviva. Žluté barvivo v Řecku, Římě a na východě se získávalo ze šafránu. Červené barvivo je z kořenů rostliny madder a šarlatové barvivo Carmine (košenila) bylo extrahováno ze sušených těl samic karmínového moučného hmyzu, který parazituje na rostlinách z čeledi kaktusovitých. Rostlinným zdrojem barviv bylo dřevo, kořeny, bobule, listy. Ale v 19. století přírodní barviva zcela přestala uspokojovat potřeby intenzivně se rozvíjejícího textilního průmyslu. Skutečným průlomem byla výroba anilinových barviv.
Významným přínosem pro rozvoj průmyslu anilinových barviv, který nahradil vzácné a drahé přírodní suroviny, byl objev ruského chemika , profesora Kazaňské univerzity N. N. Zinina . V roce 1842 Zinin poprvé redukoval nitrobenzen na anilin . [2] Jeho objev umožnil získat anilin v průmyslovém měřítku.
V roce 1856 získali syntetická barviva na bázi anilinu nezávisle anglický organický chemik William Perkin a polský chemik J. Natanson . Perkin oxidací technického anilinu směsí chrómu získal fialovou látku - movein a Natanson zahříváním anilinu s bezvodým chloridem cínatým syntetizoval jasně červené barvivo fuchsin . V roce 1869 němečtí chemici K. Grebe a K. T. Lieberman syntetizovali červené barvivo - alizarin, který se v dávných dobách získával z madder kořenů. V roce 1883 Adolf von Bayer syntetizoval indigo z dinitrofenyldiacetylenu . Na začátku 20. století syntetická barviva téměř úplně nahradila přírodní. Objevily se nové sloučeniny, počet syntetických barviv na konci 20. století již přesáhl 6500, z toho asi 1500 barviv bylo vyrobeno v průmyslovém měřítku. [3]
Syntetická barviva se stále nazývají anilin, i když z hlediska chemie je tento název již dávno zastaralý.
Technologové barviv klasifikují barviva podle použití . Chemici zabývající se syntézou (výrobou) barviv a studujícími vztah mezi strukturou a vlastnostmi látek klasifikují barviva podle chemické struktury . Vzhledem k tomu, že termín "barvení" nezahrnuje všechny způsoby dodání barvy textilu a jiným materiálům, termín "barvení" je vhodnější.
V textilním průmyslu se běžně používá osm hlavních tříd barviv. Barviva prvních čtyř tříd ( přímá nebo obsahová, sirná , aktivní [4] a kypová ) se používají především k barvení celulózových vláken, jako je bavlna a viskóza. Kyselá a aktivní barviva se používají k barvení vlny a polyamidu, disperzní barviva také k barvení polyamidových a polyesterových materiálů, kationtová-zásaditá barviva k barvení polyakrylonitrilu. Pro barvení vlny se používají i kyselá kovová komplexní barviva, která mají vyšší stálobarevnost a stálost na světle.
Stručný popis tříd barvivNejméně trvanlivé zabarvení na celulózových vláknech mají přímá barviva . To je způsobeno tím, že jsou k vláknu připojeny slabými vodíkovými a iontovými vazbami. Tento typ vazby je již zničen působením vody nebo mýdlových roztoků při 30-40°C. Pro zvýšení barevné stálosti vůči mokrým úpravám je látka barvená přímými barvivy ošetřena roztoky speciálních fixativů - vodou ředitelných polymerů, které po navázání na vlákno zabraňují oddělování molekul barviva od něj.
Afinita přímých barviv k vláknu souvisí s velikostí a tvarem jejich molekuly. Molekuly přímých barviv jsou koplanární a mají velmi velkou délku. Kromě toho je důležitá shoda vzdálenosti mezi sulfoskupinami v molekule barviva a hydroxyskupinami sousedních jednotek makromolekuly celulózy . Barvení přímými barvivy se častěji provádí v dávkovém režimu . Pro usnadnění přichycení barviv na celulózové vlákno se do barvicí lázně přidá 1-2 % uhličitanu sodného ( uhličitan sodný ) a 5-20 % soli ( chlorid sodný ) na hmotnost barveného materiálu.
Aktivní (reaktivní) barviva dodávají celulózovému vláknu nejodolnější barvu díky vytvoření chemické vazby mezi vláknem a barvivem. Aktivní molekula barviva se skládá z chromoforu , části, která dodává barvivu jeho barvu, a aktivní skupiny, která za podmínek barvení reaguje s hydroxylovou skupinou celulózy. Během procesu barvení, stejně jako při dlouhodobém skladování barviva, však některé aktivní skupiny vstoupí do konkurenční reakce s vodou nebo vzdušnou vlhkostí a hydrolyzují a ztrácejí svou chemickou aktivitu. Pro dosažení trvanlivé barvy je tedy nutné odstranit hydrolyzované barvivo z vlákna po dokončení barvení varem v roztoku povrchově aktivní látky . Chemická struktura aktivní skupiny určuje teplotní podmínky barvícího režimu. Takže například trichlortriazinová barviva barví celulózové vlákno již při 20–30 °C, vinylsulfonová barviva při 60 °C a monochlortriazinová barviva při 80 °C. Molekuly aktivních barviv jsou na rozdíl od molekul přímých barviv malé a kompaktní. Obsahují velké množství sulfoskupin, což jim dává vysokou rozpustnost ve vodě (100 g/l) a poměrně nízkou afinitu k celulózovým vláknům. Proto je jejich použití v dávkovém barvení možné pouze při vysokém obsahu neutrálního elektrolytu ( kuchyňské soli ) v barvicí lázni - až 70-80 g/l. Na druhé straně jsou aktivní barviva více používána v kontinuálních metodách barvení - pad-rolling (za studena), pad-steam a pad-heat-fixing. Podstata těchto metod barvení spočívá v impregnaci tkaniny koncentrovaným roztokem aktivního barviva na požadovaný přírůstek hmotnosti a chemické fixaci barviva v prvním případě - udržováním při pokojové teplotě v mokrém stavu po určitou dobu, v další dva případy - zpracováním přehřátou párou nebo horkým vzduchem. Po barvení by měla být textilie také vystavena roztoku povrchově aktivní látky, aby se odstranilo hydrolyzované barvivo.
Další třídou barviv, která dávají celulózovým vláknům silnou barvu, jsou kypová barviva . Síla barvy je v tomto případě zpočátku způsobena jejich nerozpustností ve vodě v důsledku nepřítomnosti iontových funkčních skupin v molekulách. Aby byla kypová barviva rozpustná, je nutné přeměnit karbonylové skupiny obsažené v jejich molekulách redukcí v alkalickém prostředí na enolové skupiny . Enolové formy barviv jsou leukosloučeniny a mají afinitu k celulózovým vláknům. Po ukončení procesu barvení se ve vlákně oxidují leukosloučeniny kypových barviv na výchozí nerozpustnou chinonovou formu. Nezoxidovaná část barviva se z vlákna odstraní působením vroucího roztoku povrchově aktivní látky. Vysoká stálobarevnost kypových barviv při mokré úpravě je dána také významnou velikostí jejich molekul a velmi dobrá světlostálost souvisí s polycykličností a aromatickou jejich chemické struktury.
Vzhledem k tomu, že proces barvení kypovými barvivy je velmi pracný z důvodu dodatečného stupně přeměny barviva na rozpustnou formu, byly vyvinuty jejich ve vodě rozpustné deriváty cubosoly ( SSSR ). Cubosoly jsou sodné soli kyselých sulfátových esterů leukosloučenin kypových barviv. Jsou vysoce rozpustné ve vodě a v důsledku toho mají výrazně nižší afinitu k celulózovým a proteinovým vláknům. To umožňuje získat jednotnější barvy slabé a střední intenzity. Působením kyselin a oxidačních činidel se cubosoly na vlákně přeměňují na nerozpustnou formu výchozích kypových barviv.
Další možností pro snadno použitelná ve vodě rozpustná barviva "kápové" povahy jsou cubogeny vyvinuté v SSSR v 80. letech 20. století . Cubogeny jsou deriváty aromatických karboxylových kyselin , které se působením redukčních činidel, jako je rongalit, přeměňují na barevné polycyklické, ve vodě nerozpustné sloučeniny. Tato přeměna se provádí přímo na vláknu během barvení a tisku. Výsledné šarlatové, červené, fialové a modré barvy mají jas, čistotu tónu a vysokou odolnost vůči světlu a mokré úpravě na úrovni nejlepších kypových barviv.
Při pečení nebo varu některých aromatických sloučenin (aminy, fenoly, nitrosloučeniny, toluidiny) se sírou nebo s vodnými roztoky sulfidu sodného vznikají sirná barviva . Sirná barviva jsou nerozpustná ve vodě, ale když se redukují sulfidem sodným v alkalickém prostředí, mění se na ve vodě rozpustné leukosloučeniny, které mohou být sorbovány celulózovým vláknem. Na konci procesu barvení jsou leukosloučeniny sirných barviv na vláknu oxidovány vzdušným kyslíkem za vzniku původní nerozpustné formy. Barevná škála sirných barviv je omezená, většinou jemná žlutá, oranžová, hnědá, modrá, zelená a černá. Stálost barvy na mokrém ošetření a na světle je u sirných barviv vysoká . Používá se k barvení bavlny, viskózy a PE/celulózových vláken, přízí a tkanin.
Kyselá barviva se používají k barvení proteinových vláken (vlna, přírodní hedvábí), polyamidu, ale i kůže a papíru . Jsou vysoce rozpustné ve vodě, protože obsahují sulfo nebo karboxylové skupiny. Díky přítomnosti amino a karboxylových skupin v makromolekulách proteinových vláken mají amfoterní vlastnosti. V kyselém prostředí mohou být anionty kyselých barviv sorbovány na kladně nabité aminoskupiny vlákna za vzniku iontových vazeb. Kyselá barviva mají v závislosti na své chemické struktuře různou schopnost vyrovnávat barvy za podmínek barvení. Se zvyšující se afinitou barviva k vláknu klesá jeho difuzní schopnost a zvyšuje se odolnost barev vůči mokré úpravě. V souladu s tím se ukázalo, že barviva s vysokou afinitou jsou špatně egalizující a barviva s nízkou afinitou jsou dobrá egalizační. Pro dosažení rovnoměrného zbarvení kyselými barvivy je nutné zavedení ekvalizérů do barvicí lázně.
V posledních desetiletích se pro barvení vlny častěji používají kyselá barviva s kovovými komplexy . Mezi nimi jsou nejoblíbenější komplexy chrómu (III) o složení 1:2, které jsou stabilní v širokém rozmezí pH a dokážou barvit vlnu a polyamid z neutrální lázně. Chromité komplexy o složení 1:1 jsou stabilní pouze při nízkém pH a lze je použít k barvení vlny z kyselých lázní, což nepříznivě ovlivňuje její vlastnosti. Když se do molekuly barviva zavede kovový iont, pozoruje se prohloubení barvy (batochromický posun) a barvivo ztmavne. Zlepšuje odolnost vůči světlu a oxidačním činidlům.
Mořidla se používají i k barvení vlny . Mořidla jsou aniontová ve vodě rozpustná barviva, která jsou sorbována vláknitým materiálem z vodných roztoků a fixována pomocí tzv. mořidel - sloučenin kovů s oxidačním stavem +3 (obvykle Cr , méně často Fe , Al ) s tzv. tvorba intenzivně barevných interkomplexních sloučenin, které jsou odolné vůči různým fyzikálně-chemickým vlivům. Vzhledem k použití převážně sloučenin Cr jako mořidel jsou mořidlová barviva často označována jako barviva chrómu. Nejčastěji se jako mořidla používají Na 2 Cr 2 O 7 • 2H 2 O nebo K 2 Cr 2 O 7 . Proces pokovování mořidlem nebo chromováním se provádí častěji po barvení, ale někdy během barvení nebo před barvením. V současné době se z důvodu zvýšených požadavků na ochranu životního prostředí mořidlová barviva, z důvodu nutnosti čištění odpadních vod od solí těžkých kovů, používají v omezené míře a nahrazují se kyselými barvivy s obsahem kovů.
Pro barvení hydrofobních vláken, jako je polyester, polyamid a acetát, někdy i polyakrylonitril, se používají disperzní barviva. Jedná se o neiontová barviva používaná ve formě vysoce disperzních vodných suspenzí. Jejich rozpustnost ve vodě je v důsledku nepřítomnosti sulfo a karboxylových skupin omezena na několik miligramů barviva na litr. Molekuly disperzních barviv jsou malé (molární hmotnost do 500). To přispívá k pronikání barviva v důsledku difúze do hloubky poměrně hustě napěchovaného syntetického vlákna za vzniku pevného roztoku v polymeru. Barvivo je ve vláknu drženo van der Waalsovými silami neboli vodíkovými vazbami . Disperzní barviva jsou jedinou třídou barviv vhodných pro barvení polyesterových a acetátových vláken. Proces barvení se provádí v přítomnosti 1-2 g/l neiontové povrchově aktivní látky. Podle periodické metody se polyamidové vlákno barví při 98-100 ° C, polyester - při 130 ° C pod tlakem, kvůli hustšímu balení jeho makromolekul. Stálobarevnost při mokrém ošetření disperzními barvivy na polyamidovém vláknu je spíše nízká, na polyesterovém vláknu je naopak vysoká. V souladu s tím se například při barvení směsí bavlna/polyamid používají přímá a disperzní barviva, pokud nejsou požadavky na stálobarevnost vysoké. A naopak barvení směsí bavlna/polyester se v případě zvýšených požadavků na stálobarevnost provádí aktivními a disperzními barvivy.
Pro barvení polyakrylonitrilových vláken (PAN vlákna) a některých dalších vláken obsahujících skupiny COOH nebo SO 3 H se používají kationtová barviva . Jsou to soli barevných organických kationtů s nezbarvenými anionty minerálních nebo karboxylových kyselin . Barvení vláken PAN kationtovými barvivy se provádí postupným zahříváním (asi 1,5 h) barvicí lázně na teplotu blízkou varu. Rychlost výběru různých kationtových barviv z vláknité lázně není stejná. V případě smíšeného barvení se vybírají barviva s podobnými hodnotami této hodnoty. Nejpoužívanější metodou je kontinuální metoda gelového barvení, kdy při výrobě vláken PAN procházejí čerstvě získané nitě („mokrá koudel“) barvicí lázní o teplotě asi 50 °C po dobu několika sekund a průběžně se doplňují. s roztokem barviva. Taková rychlost barvení je možná díky skutečnosti, že vlákno je v gelovitém, volném stavu a roztok barviva volně proniká do jeho pórů. Barvení na vláknech PAN získaných kationtovými barvivy, pokud jde o kombinaci jasu s odolností vůči světlu a dalším vlivům, předčí barvy získané jinými třídami barviv na jakýchkoli jiných vláknech. Některá kationtová barviva se používají k barvení kůže, jsou součástí inkoustů a inkoustových past.
Barviva rozpustná v tucích jsou syntetická barviva, která jsou snadno rozpustná v nepolárních a nízkopolárních organických rozpouštědlech. Jsou nerozpustné ve vodě, což je způsobeno nepřítomností polárních skupin v jejich molekulách: sulfo- a karboxylu (stejně jako v dispergovaných). Barviva rozpustná v tucích se používají k barvení plastů, benzínů, umělé kůže, gumy, technické. tuky, oleje, vosky, chemikálie pro domácnost (tmely, laky, krémy na boty atd.). Také barevné cukrovinky, kosmetické výrobky.
Barviva rozpustná v acetonu, syntetická barviva, vysoce rozpustná v polárních organických rozpouštědlech, včetně acetonu. Jsou to komplexy aniontového typu Co nebo Cr 1:2 s monoazo barvivy. Prášková barviva rozpustná v acetonu se používají: pro hromadné barvení chemických vláken (například acetát, polyvinylchlorid) vytvořených z acetonových roztoků, dále plastů na bázi polymerů a kopolymerů vinylchloridu, fenolformaldehydu, polyesterových a epoxidových pryskyřic; při výrobě barevných nitrolaků používaných v polygrafickém, nábytkářském, kožedělném a dalším průmyslu. Pro povrchové barvení a konečnou úpravu přírodní kůže se používají tekutá barviva rozpustná v acetonu, což jsou roztoky barviv ve směsích organických rozpouštědel. K barvení polyamidových vláken a kožešin se používají barviva rozpustná v acetonu ve formě jemných prášků.
Barviva rozpustná v alkoholu jsou syntetická barviva, která jsou rozpustná v ethanolu a dalších médiích jemu blízkých z hlediska rozpouštěcí schopnosti. Mezi barviva rozpustná v alkoholu patří některá barviva obsahující kov, induliny, nigrosiny a další barviva, která jsou dostupná ve formě solí s organickým kationtem, který podporuje rozpustnost. Barviva rozpustná v lihu se používají k barvení nitrolaků, past pro kuličková pera, některých plastů a dalších látek.
Pigmenty stojí odděleně , i když se strukturou a výrobními metodami mohou blížit barvivům, liší se však velmi špatnou rozpustností v médiu, které se má barvit, takže vyžadují mletí na velikost částic ne větší než několik mikrometrů. Barevnost pigmentů závisí na velikosti jejich částic a prudce se zvyšuje se snižováním průměrné velikosti částic disperze. Pigmenty mohou být organické nebo anorganické.
Pro barvení produktů z polymerních materiálů se nejčastěji používají ve formě masterbatchů (viz masterbatche ).
Barviva a pigmenty mají různé struktury. Nicméně více než polovinu všech barviv lze klasifikovat jako azobarviva a antrachinonová barviva.
Podle povahy chromoforových skupin lze rozlišit následující skupiny barviv [5] :
Textilní materiály barvené barvivy jsou podrobeny fyzikálním a chemickým testům za účelem posouzení stálobarevnosti. Zkoušky se provádějí v intenzitě barvy odpovídající standardnímu tónu (volí se podle standardních tónových stupnic) a vyhodnocuje se podle stupnic standardů modré a šedé. K hodnocení světlostálosti barviv se používají modré standardní stupnice. Šedé stupnice se používají k určení výsledků zbývajících testů. Modrá referenční stupnice je soubor osmi pruhů vlněné látky barvených jednotlivými barvivy s různým stupněm světlostálosti. Stupnice modrých standardů umožňuje hodnotit světlostálost barviv v bodech od 1 do 8, kde 1 bod znamená nejnižší světlostálost a 8 bodů nejvyšší. Stupnice šedých standardů umožňují hodnotit stálobarevnost v rozsahu od 1 do 5 bodů, z nichž 1 znamená nejnižší a 5 nejvyšší stupeň stálobarevnosti. Stupnice šedých standardů pro stanovení změn výchozí barvy v důsledku testů je 5 nebo 9 párů proužků neutrální šedé. Oba proužky prvního páru jsou barevně shodné a kontrast mezi nimi je nulový. Znamenají barevnou stálost 5 bodů. Skóre od 4 do 1 jsou reprezentovány dvěma pruhy, z nichž jeden je shodný s 5bodovými pruhy, zatímco ostatní jsou s rostoucím kontrastem světlejší. Stupnice pro určení stupně zastínění bílých materiálů se skládá z pěti nebo devíti párů pásů, což umožňuje hodnotit zastínění od 5 do 1 bodu. Skóre 5 bodů znamená nejvyšší stupeň stálosti barev a je reprezentováno dvěma bílými pruhy, jejichž kontrast je nulový. Hodnocení od 4 do 1 bodu jsou prezentovány jako dva pruhy, z nichž jeden je bílý, shodný s 5bodovými pruhy, druhý pruh je šedý se zvyšujícím se kontrastem. Pro testování je připraven pracovní vzorek. Z testované látky nebo pleteniny se vystřihne vzorek o rozměrech 10 x 4 cm, umístí se mezi dvě sousední látky, jedna ze stejného materiálu jako testovaný vzorek a druhá z vlákna specifikovaného ve specifické testovací metodě, a sešijí se stehovací steh. GOST 9733-0,83. Nejdůležitější testy jsou následující.
Zkoušky odolnosti vůči světlu v podmínkách umělého osvětlení . Metoda je založena na expozici barevných vzorků za určitých podmínek světlu xenonové výbojky spolu s osmi modrými referencemi. GOST 9733-3.83.
Zkoušky odolnosti proti dennímu světlu . Vzorek je spolu s modrými standardy vystaven za určitých podmínek dennímu světlu. Stálobarevnost se hodnotí porovnáním změny barvy vzorku se změnou barvy modrých standardů. GOST 9733-1-91. Barvivo je klasifikováno jako světlostálé, pokud je světlostálost vyšší než 4 body, jinak je barvivo klasifikováno jako světlostálé.
Testování odolnosti vůči destilované vodě . Metoda je založena na ponoření zkušebních vzorků spolu se vzorky nebarvených tkanin do destilované vody a jejich udržování při určitém tlaku, teplotě a čase ve zkušebním zařízení. GOST 9733.5-83.
Zkoušky odolnosti proti "potu" . Metody jsou založeny na ošetření testovaného vzorku spolu se vzorky neobarvených sousedních tkání roztoky obsahujícími histidin s kuchyňskou solí nebo kuchyňskou solí za určitých podmínek. GOST 9733-6.83.
Test odolnosti proti praní . Metoda je založena na mechanickém míchání pracovního vzorku spolu s přilehlými tkáněmi v promývacích roztocích při určité teplotě a čase. GOST 9733.4-83.
Zkoušky odolnosti proti tření . Metoda je založena na natírání suché nebo mokré tkaniny třením o suchý zkušební vzorek. GOST 9733.27-83.
Test odolnosti proti žehlení . Metoda je založena na působení určité teploty, tlaku a času na barevný vzorek při žehlení za sucha, napařování a mokrého žehlení. GOST 9733.7-83.
Zkoušky odolnosti vůči organickým rozpouštědlům . Metoda je založena na ošetření testovaného pracovního kompozitního vzorku organickým rozpouštědlem používaným při chemickém čištění. GOST 9733-13.83.
V roce 1876 O. Witt formuloval chromofor-auxochromní barevnou teorii, podle níž se barviva skládají z nenasycených funkčních skupin ( chromofory ) a skupiny tvořící soli ( auxochromy ), které zvýrazňují barvu a dávají molekule schopnost barvit. Typické chromofory jsou ethylen -CH=CH-, karbonyl >C=O, azo-N=N-, nitro-N02 , nitroso-N=O skupiny a hydroxy-OH, amino-NH2 a merkapto-SH skupiny - auxochromy. Přestože chromofor-auxochromní teorie významně přispěla k rozvoji chemie barviv, považovala molekulu barevné látky při interakci se světlem za něco nezměněného. Navíc podle této teorie je přítomnost barvy v látce redukována na přítomnost chromoforu a auxochromních skupin. Zbytek molekuly je považován za pasivní nosič těchto skupin.
Schopnost absorbovat světlo je určeno přítomností dostatečně dlouhého řetězce konjugovaných dvojných vazeb a na něj navázaných substituentů poskytujících elektrony (dodávajících elektrony) a přijímajících elektrony (elektrony přijímající). Barva barviva závisí na excitační energii potřebné k přenosu molekuly ze základního stavu do excitovaného stavu. Látka se vizuálně zbarví, pokud absorbuje části energie od 158 do 300 kJ/mol.
Molekuly nasycených uhlovodíků obsahují pouze vazby C-H a C-C. Takové molekuly přecházejí do excitovaného stavu z energetické části více než 800 kJ/mol, což odpovídá vzdálené ultrafialové části spektra. Z tohoto důvodu jsou bezbarvé. V molekulách nenasycených uhlovodíků jsou elektrony, které tvoří dvojné vazby, více delokalizovány, protože na ně působí méně atraktivní působení atomových jader a v tomto případě je excitační energie takových molekul menší. V molekulách s konjugovanými dvojnými vazbami se tvoří jeden elektronový oblak, zvyšuje se stupeň delokalizace elektronů a snižuje se excitační energie molekuly. Jak se konjugovaný řetězec vazeb prodlužuje, přechod molekuly do excitovaného stavu vyžaduje stále méně energie a absorpce se posouvá do oblasti dlouhých vlnových délek.
Aromatické a heterocyklické sloučeniny s uzavřenými systémy konjugovaných dvojných vazeb hrají důležitou roli v chemii barviv. Zde se elektronová oblaka překrývají a tvoří jeden elektronový oblak, v důsledku čehož klesá i excitační energie molekuly a absorpce světla přechází do oblasti delší vlnové délky. Objeví se barva. Zavedení polarizačních substituentů (donor elektronů a akceptor elektronů) do molekuly s konjugovanými dvojnými vazbami vede k posunu elektronů, ke vzniku kladných a záporných nábojů na koncích molekuly. Substituenty donoru elektronů darují své elektrony konjugovanému systému, zatímco substituenty přitahující elektrony přitahují elektrony konjugovaného systému k sobě a vytvářejí jejich konstantní posun. Výsledkem je, že v prvním i druhém případě se excitační energie snižuje a absorpce světla se posouvá do oblasti dlouhých vln.
Ke změně barvy barviv přispívá i ionizace jejich molekul v alkalickém nebo kyselém prostředí a také tvorba komplexů kovy.
CI ( color index number ) - barevný index nebo barevný index , mezinárodní systém pro označování barviv. Od roku 1925 vychází vícedílná referenční kniha vytvořená a aktualizovaná Britskou společností barvářů a koloristů (SDC) a Americkou asociací chemiků a koloristů (AATCC). Aktuálně zveřejněno online. Každé chemické látce, která se používá jako barvivo, je přiřazeno pětimístné číslo přesně v souladu s „generickými názvy indexu barev“ a „čísly složení indexu barev“. Toto číslo je jedinečné pro každé barvivo a pigment.
Hlavní informace, které S.I. obsahuje:
Skupinová čísla CI v závislosti na chemické struktuře barviva. Například:
Příklady: