Naturalne kontra sztuczne substancje barwiące stosowane w chemii gospodarczej

• Strona główna
• Artykuły
• Naturalne kontra sztuczne substancje barwiące stosowane w chemii gospodarczej

2020-07-09  / Autor: Agata Wawrzyńczak, Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu, Wydział Chemii

Środki barwiące wykorzystuje się niemal we wszystkich gałęziach przemysłu przy produkcji m.in. kosmetyków, produktów chemii gospodarczej, środków spożywczych, leków, tekstyliów, materiałów budowlanych czy tworzyw sztucznych.

Pośród środków barwiących wyróżnia się barwniki oraz pigmenty. Barwniki, będące głównie związkami organicznymi, są rozpuszczalne w podłożu i pozwalają uzyskiwać jaśniejszy kolor niż pigmenty. Są jednak mniej trwałe i odporne na czynniki zewnętrzne (np. światło). Należą do nich m.in. barwniki azowe, kumarynowe, antrachinonowe, ftalocyjaninowe i perylenowe. Z kolei pigmenty to przede wszystkim tlenki metali i sole nieorganiczne. Otrzymywane są w formie cząstek rozpraszanych w medium nośnym, a ich barwa zależy od wielkości drobin i rodzaju użytego medium. Uzyskiwane kolory zazwyczaj są bardzo trwałe, jednak matowe i bez głębi.

Rolą środków barwiących jest nadawanie koloru, zatem warto odpowiedzieć sobie na pytanie: czym jest kolor? Przy powstawaniu wrażenia barwnego istotne są właściwości spektralne źródła światła. Aby mogło ono zaistnieć konieczne jest też wystąpienie kilku powiązanych ze sobą zjawisk wynikających z interakcji światła z materią, takich jak: absorpcja, odbicie, dyfrakcja, rozpraszanie i fluorescencja. Do zarejestrowania tego wrażenia niezbędny jest sprawnie działający system percepcji, obejmujący oko i system transmisji sygnału do mózgu, gdzie następuje ostateczna interpretacja wrażenia barwnego. Oko ludzkie reaguje tylko na długości fal z przedziału od ok. 400 nm (fiolet) do 750 nm (czerwień), a zatem, by mogło ono odebrać wrażenie kolorystyczne potrzebne jest promieniowanie elektromagnetyczne o długości fali z tego zakresu. W wiązce światła widzialnego wyróżnia się trzy podstawowe barwy: czerwoną, żółtą i niebieską, a z ich kombinacji powstają barwy pośrednie.

W postrzeganiu barw istotną rolę odgrywają zjawiska absorpcji (pochłaniania) oraz odbicia światła. W przypadku, gdy dany obiekt całkowicie odbija padające promieniowanie, ludzki mózg rejestruje jego barwę jako białą. Z kolei gdy padające promieniowanie zostaje w całości pochłonięte, to barwa odbierana jest jako czarna. Częściowe pochłanianie i odbijanie promieniowania daje efekt barwny, przy czym za kolor danego obiektu odpowiedzialna jest ta część promieniowania elektromagnetycznego, która zostaje przez niego odbita. Przykładowo obiekt postrzegany jest jako czerwony, gdy pochłania promieniowanie z zakresu odpowiadającego barwie żółtej oraz niebieskiej.

Z chemicznego punktu widzenia uzyskiwany efekt uzależniony jest od budowy cząsteczki danej substancji. Do powstania barwy niezbędna jest obecność w jej strukturze tzw. chromoforów, np. C=C, C≡C, C=O, C≡N, N=N, NO₂. W tych fragmentach cząsteczek następuje wzbudzenie elektronów i ich przejście na wyższy poziom energetyczny na skutek absorpcji promieniowania z zakresu widzialnego. Powrót elektronów do stanu podstawowego powoduje emisję promieniowania o określonej długości fali i powstawanie efektu barwnego. Niekiedy pojedyncze chromofory absorbują promieniowanie z zakresu UV, które dla oka ludzkiego nie jest widoczne. Jednak obecność kilku chromoforów w tzw. układzie sprzężonym powoduje, że maksimum absorpcji przesuwa się w stronę fal o większej długości, wywołując efekt barwny. Przykładem takich związków są karoteny, w których cząsteczkach występuje wiele sprzężonych wiązań C=C.

CAŁY ARTYKUŁ DOSTĘPNY JEST W NR 2/2020 KWARTALNIKA "CHEMIA I BIZNES. RYNEK KOSMETYCZNY I CHEMII GOSPODARCZEJ". ZAPRASZAMY

detergentychemia gospodarczabarwnikiśrodki barwiącesubstancje barwiące