Применение красителей в медицине,

Фотографии и других областях

Некоторые синтетические красители применяют в медицине. Например, Конго красный ускоряет свертывание крови при кровотечениях; Фенолфталеин применяется как слабительное (пурген). Многие красители способны поражать бактерии и простейшие микроорганизмы. Так, акридиновые красители Риванол и Акрихин являются противомалярийными препаратами, Трипафлавин воздействует на дифтерийную палочку, Бриллиантовый зеленый обладает бактерицидным действием.

Некоторые ксантеновые красители применяют для окрашивания косметических препаратов и мыла. Для окрашивания мыла используют и минеральные пигменты, а также Сафранин, Индигокармин, Метиловый фиолетовый и другие красители.

Очень большую роль сыграли красители в производстве фото– и киноматериалов. В частности, широкое применение при изготовлении кинофотоматериалов нашли полиметиновые красители. Бромид серебра, входящий в состав светочувствительных эмульсий фотографических пластинок и пленок, обладает ограниченной чувствительностью к действию света. Фотохимический процесс возбуждают лишь фиолетовые и синие лучи (с энергией фотонов > 240 кДж/моль). Остальные лучи (зеленые, желтые, оранжевые, красные с энергией фотонов ниже 240 кДж/моль) не действуют на бромид серебра, в результате чего предметы, окрашенные в эти цвета, на пластинках и пленках кажутся черными. Кроме того, вследствие значительного поглощения фиолетовых и синих лучей атмосферой обычные пластинки и пленки невозможно использовать для съемок с больших расстояний. Введение в фотоэмульсию ничтожно малых количеств (несколько мг на 1 м² пластинки или пленки) некоторых полиметиновых красителей делает ее чувствительной к световым лучам длинноволновой части спектра, в том числе и к инфракрасным лучам. Такие красители получили название оптических сенсибилизаторов; к ним относятся: Псевдоцианин, сенсибилизирующий фотоэмульсии к голубовато–зеленым лучам; Пинацианол, сенсибилизирующий фотоэмульсии к оранжевым и красным лучам. Многие поликарбоцианины, например Хеноцианин, сенсибилизируют фотоэмульсии к лучам ИК–части спектра, делая возможным фотографирование на больших расстояниях, ночью, сквозь туман и облака.

В цветной фотографии применяют азометиновые и хиноними-новые красители. Для цветной фотографии используют многослойную (обычно трехслойную) фотопленку. Каждый из слоев благодаря введению спектральных сенсибилизаторов (светофильтров) чувствителен только к определенным лучам: синим, зеленым или красным. В каждый фотослой вводят также органические вещества, так называемые цветообразователи, или цветные компоненты, которые при совместном окислении (действием засвеченного бромида серебра) с “цветным” проявителем образуют соответствующие красители. Цветные компоненты должны быть хорошо растворимы и при этом обладать небольшой диффузионной способностью, чтобы не переходить из одного слоя в другой. В цветной фотографии используют в основном красители желтого, пурпурного и голубого цветов.

В качестве “голубых” компонентов применяют замещенные амиды 1–гидроксинафталинкарбоновой–2 кислоты (цветной проявитель — n–аминодиэтиланилин), “желтых” — арилиды бензоилук-сусной кислоты, “пурпурных” — производные пиразолона в ω –цианоацетофенона.

Для цветной фотографии эти красители весьма удобны, так как с их помощью легко достигнуть желаемых оттенков цвета, а получение цветного изображения проходит в мягких условиях.

Способность некоторых органических красителей изменять свою окраску в зависимости от рН среды позволяет использовать их в качестве индикаторов в аналитической химии. Примером могут служить дисазокрасители Конго красный, Бензопурпурин 4Б, Бензопурпурин 10Б, резко изменяющие окраску при действии кислот. Фталеиновые красители (Фенолфталеин, Феноловый красный) являются ценными индикаторами для алкали– и ацидиметрии. Значение рН, при котором осуществляется переход окраски, зависит от строения красителя. Так, в случае Фенолфталеина переход окраски осуществляется при рН 8, 2–10, а для его аналога Фенолового красного — при рН 6, 8–8, 4.

Существуют красители, изменяющие окраску при определенной температуре. Такие красители используют в качестве термоиндикаторов.

Красители находят применение и для многих других целей. Так, полиметиновые красители, флуоресцирующие при дневном свете, применяют для изготовления флуоресцирующих красок. Ими окрашивают дорожные и аэродромные знаки и указатели и т. д. Очень сильной зеленой флуоресценцией в отраженном свете, заметной даже при разведении 1: 40000000, обладает щелочной раствор ксантенового красителя Флуоресцеина, поэтому его используют для изучения водных течений. Динатриевую соль Флуоресцеина (Уранин) применяют для окрашивания морских опознавательных знаков, которые становятся хорошо заметными на большом расстоянии благодаря исключительно яркой флуоресценции красителя при дневном свете. Флуоресцирующиеся красители применяют также при изготовлении декораций, светящихся шкал приборов, для реклам и т. д.

В настоящее время красители находят применение в быстро развивающейся области современной науки и техники — квантовой электронике, в частности в технике оптических квантовых генераторов (лазеров). В лазерной технике применяют кумариновые, ксантеновые, оксазиновые, тиазиновые и полиметиновые красители. Они, как правило, хорошо растворимы в широком наборе полярных растворителей, совмещаются с продуктами для получения пластических масс, образуя в них твердые растворы. Эти красители имеют высокую температуру плавления, характеризуются повышенной термической и фотохимической устойчивостью.

Красящие вещества используют в качестве активных сред лазеров и в качестве так называемых модуляторов добротности оптических квантовых генераторов. В качестве лазерных сред красители можно использовать в твердом, жидком и газообразном состоянии. Особенно удобны жидкостные лазеры на красителях. Большим преимуществом применения лазеров на красителях является возможность перестраивать в них длину волны генерируемого излучения в широкой непрерывной области спектра и получать генерируемое излучение в виде узкой спектральной линии. Энергия импульсных лазеров на красителях варьируется от нескольких микроджоулей до > 10 Дж в импульсе, а пиковая мощность — от милливатт до сотен мегаватт; получены импульсы с энергией в несколько сотен джоулей. В некоторых случаях требуются лазерные импульсы короткой длительности; с помощью лазеров на красителях могут быть получены импульсы с длительностью от 1–2 до десятков наносекунд. Лазеры на красителях перспективны для создания миниатюрных лазерных устройств.

Возможности и универсальность лазеров на красителях позволяют применять их в самых различных сферах деятельности человека. Они могут быть использованы в оптике, спектроскопии, метрологии. Благодаря уникальным свойствам лазерного излучения возникли, например, нелинейная оптика, физика ультракоротких импульсов, голография. Наряду с лазерами других систем лазеры на красителях могут быть использованы в биологии, медицине; все шире применяется излучение лазеров в промышленности.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. Какова роль синтетических красителей в производстве фото– и киноматериалов?

2. Какие красители используются в цветной фотографии? На чем основано их действие?

3. Приведите примеры использования синтетических красителей в аналитической химии.

4. Какую роль выполняют синтетические красящие вещества в лазерах на красителях?

5. Какие требования предъявляются к красящим веществам, применяемым в лазерной технике?

Г л а в а 6

ПОВЕРХНОСТНО–АКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ПРОЦЕССАХ ОБРАБОТКИ ТЕКСТИЛЬНЫХ И ДРУГИХ МАТЕРИАЛОВ

В технологических процессах подготовки, крашения, печатания и заключительной отделки текстильных материалов, кожи и меха широко применяют поверхностно–активные вещества (ПАВ): смачиватели, эмульгаторы, моющие вещества, диспергаторы, выравниватели окрасок, антистатики и др.

Молекулы ПАВ состоят из гидрофобного, не имеющего сродства к воде углеводородного радикала (алифатическая цепь, иногда включающая и ароматическую группу), и одной или нескольких гидрофильных полярных групп, придающих веществу растворимость за счет способности гидратироваться. Такая структура, называемая дифильной, обусловливает способность ПАВ адсорбироваться на поверхности раздела фаз. Образуя мономолекулярный адсорбционный слой на поверхности раздела вода — воздух и вода —твердое тело, ПАВ уменьшают поверхностное натяжение воды. Снижением поверхностного натяжения воды и сродством гидрофобных частей молекул ПАВ к волокнообразующим материалам, их примесям и красящим веществам объясняются смачивающие эмульгирующие, моющие и другие свойства этих соединений.

Поскольку многие физико–химические явления в процессах крашения текстильных материалов, кожи и меха протекают на поверхности раздела фаз между объектами крашения и водными растворами красящих веществ, ведение ПАВ в систему позволяет регулировать скорость крашения вследствие повышения смачивающей способности красильных составов, а также изменения состояния красителей в растворах.

В соответствии со строением ПАВ их можно разделить на ионогенные и неионогенные. В зависимости от характера образующихся в водном растворе ионов ионогенные вещества подразделяются на анионоактивные и на катионоактивные. Примером первых может служить обычное мыло, вторых — цетилпиридин аммоний. Эти соединения растворяются в воде за счет диссоциации на ионы соответственно:

Гидрофильность неионогенных ПАВ обусловлена накоплением гидроксильных, эфирных и карбамидных групп.

Молекулы ПАВ могут образовывать и амфотерные ионы (амфолитные ПАВ). Так, например, в водном растворе цетилглицина устанавливается следующее равновесие:

Наибольшее значение в качестве текстильно–вспомогательных веществ (ТВВ) имеют первые три группы ПАВ.

Анионоактивные ПАВ находят применение в качестве смачивателей, моющих средств, эмульгаторов, выравнивателей, диспергаторов и т.п.

К анионоактивным веществам относятся:

– алкилкарбонаты (соли высших жирных кислот) — мыла обыкновенные RCOONa и мыла с модифицированным алифатическим радикалом RXR₁COONa;

– алкилсульфонаты (соли высокомолекулярных сульфокислот) — соединения, в которых алкильный (R) или арильный (Ar) радикалы соединены с полярными группами SO₃²^-, Na⁺ первичные RSO₃Na, вторичные R₁R₂CHSO₃Na или алкиларенсульфонаты RArSO₃Na;

– алкилсульфаты (соли сернокислых эфиров жирных кислот): первичные ROSO₃Na или вторичные R₁R₂CHОSO₃Na;

– алкилтиосульфонаты — RSSO₃Na;

– алкилфосфаты — ROPO₃Na.

Более сложные по строению анионактивные ПАВ содержат в цепи дополнительные полярные группы, например, карбамидную (RCONHC₆H₅SO₃Na), сложноэфирную (RCOOCH₂CH₂SO₃Na) и др.

Катионактивные ПАВ преимущественно используются для закрепления окраски, в качестве выравнивателей, мягчителей, диспергаторов, антистатиков.

К катионактивным веществам относятся:

– диссоциирующие в водных растворах соли длинноцепных алифатических аминов (RNH₃⁺Cl^-, R₁R₂NH₂⁺Clֿ, R₁R₂R₃NH⁺Clֿ );

– четвертичные аммониевые основания типа (R₁R₂R₃R₄N⁺Clֿ );

– соли алкилпиридиния;

– сульфониевые соединения (R₁R₂R₃S⁺Clֿ );

– фосфониевые соединения (R₁R₂R₃Р⁺Clֿ );

Неионогенные ПАВ используются самостоятельно или в композиции с анионоактивными, реже катионоактивными веществами и другими активными добавками как моющие препараты, эмульгаторы, смачиватели, выравниватели, антивспениватели, замасливатели.

К неионогенным ПАВ относятся:

– вещества, содержащие гидроксигруппы: R― O― R₁― (OH)_x, R― СOO― R₁― (OH)_x, R― CONH― R₁― (OH)_x;

– вещества, содержащие эфирные группы:

R― (O― СН₂― СН₂)_x― ОН, R― NH― (O― СН₂― СН₂)_x― ОН;

– вещества, содержащие карбамидные группы:

R― СO― NH― R₁(CONHR₂)_x― COОNa.

Наибольшее значение среди неионогенных ПАВ приобрели продукты оксиэтилирования (полиоксиэтилированные эфиры) длинноцепных жирных кислот, спиртов, аминов и алкилфенолов, а также простые и сложные эфиры многоатомных спиртов.

Одним из важных критериев пригодности ПАВ для использования в качестве ТВВ является их биологическая разлагаемость, так как все эти вещества неизбежно попадают с отработанными рабочими растворами в сточные воды. В зависимости от биологической разлагаемости все ПАВ делятся на 3 группы: биологически хорошо разлагаемые вещества (степень биоразложения 85 % и более), биологически средне разлагаемые (степень биоразложения 70–85 %) и биологически трудно разлагаемые вещества (степень биоразложения менее 70 %).

Характеристика ТВВ отечественного производства первой и второй групп по биологической разлагаемости, наиболее широко используемых в настоящее время, приведена в таблице 17.

Таблица 17

⇐ Предыдущая 22 23 24 25 26 27 28 293031 Следующая ⇒