ÔN TẬP HÓA HỌC MÀU SẮC

PHÂN LOẠI CÁC CHẤT MÀU Các chất màu gồm có chất màu vô hữu cơ, loại có chất màu thiên nhiên tổng hợp Các chất màu hữu thiên nhiên: - Ngày chất màu hữu sử dụng rộng rãi đa dạng, nhiều chủng loại với màu sắc tươi đẹp, cường độ màu cao, sử dụng lĩnh vực kinh tế khác - Các chất màu thiên nhiên có sẵn thực vật - Vd: màu xanh indigo : có chàm - Màu nghệ : củ nghệ chứa – 4% chất màu vàng cuacumyl Đem củ nghệ nghiền nhỏ trích với ligroin loại chất hữu cơ, sau trích ete kết tinh lại benzene cuacumyl Các chất màu hữu tổng hợp: - Hiện có hàng ngàn loại khác nhau, ứng dụng nhiều lĩnh vực kinh tế khác sơn, nhuộm, thực phẩm, dược, cao su, nhựa… - Các chất hữu không tan nước, thường sản xuất dạng bột, hạt nhỏ cỡ micro, loại gọi pigment Pigment chất màu không tan nước không tan môi trường sử dụng - Các chất màu tan nước có khả biến dạng, tan dung môi khác gọi phẩm màu - Các chất màu có chứa nhóm –COOH, -SO3H dễ tan nước Có chứa nhóm – C=O, -OH biến thành dạng tan - Người ta biến pigment thành phẩm màu ngược lại cách đưa vào phân tử nhóm tan khóa nhóm tan lại - Thường người ta khơng phân loại mà mã hóa pigment dạng số ( CI, Sh ) - Trong nghiên cứu cấu tạo tổng hợp, cụ thể phân pigment thành 15 loại:  Pigment azo Axetoaxetacrylic  Pigment azo Pyrazolone  Pigment azo β – naphthol  Pigment azo axit – hydroxyl naphtholc  Pigment azo axit – hydroxyl naphthorilic  Pigment azo axit naphthoic  Pigment tri phenyl metan  …………… Phân loại pigment: - Các pigment vô phân loại dựa theo màu sắc tính chất hố học chúng: a) Pigment trắng: màu nhìn thấy tượng tán xạ ánh sáng không chọn lọc, không hấp thụ ánh sáng vùng nhìn thấy Pigment trắng bao gồm: a.1) Titan dioxide TiO2: có tầm quan trọng cao sản xuất pigment trắng có khả tán xạ tốt, độ bền hố học cao có tính độc hại, xuất tự nhiên dạng thù hình rutile, anatase, brooktile Rutile anatase sản xuất dùng làm pigment, chất xúc tác dùng để sản xuất ceramic, vật liệu điện tử, men màu gốm sứ, sản xuất xi măng trắng, tạo màu cao su đồng thời dùng làm chất hấp thu tia tử ngoại sản phẩm kem chống nắng, xà phòng, mỹ phẩm… a.2) Pigment sulfide kẽm: pigment trắng mà chủ yếu sulfide kẽm phát triển năm 1850 Pháp, hỗn hợp kẽm sulfide ZnS BaSO4 Do BaSO4 có chiết suất thấp nên có khả phân tán ánh sáng ZnS Pigment sulfide kẽm sử dụng ngành vật liệu sơn, nhựa dẻo a.3) Oxide kẽm ( kẽm trắng): biết đến chất đồng nóng chảy, biết đến với tên “hoa kẽm” (ZnO), hấp thụ tia UV với bước sóng nhỏ 366 nm, phản ứng với acid hữu acid vô cơ, phản ứng nhiệt độ cao với oxide khác để tạo hợp chất kẽm ferrarite Kẽm trắng sử dụng nhiều để sản xuất cao su, sơn, thuỷ tinh, ceramic sản xuất dược (dùng ZnO dạng bột mỡ kháng khuẩn kẽm trắng ) Khơng biết đến nhiều kim loại nặng khác, kẽm xem nguyên tố không độc hại nguy hiểm, nguyên tố cần thiết cho người, động vật thực vật, nhiên số lượng lớn, hít phải kẽm trắng gây tình trạng sốt, buồn nơn dễ phát cáu b) Pigment màu: màu nhìn thấy vật liệu hấp thụ ánh sáng có chọn lọc tượng tán xạ ánh sáng b.1) Oxit hydroxit: Trong pigment vô cơ, oxit kim loại hydro oxit giữ vai trò quan trọng pigment màu đặc tính quang học chúng, giá thành thấp, dễ tìm Oxit hydro oxit bao gồm:  Các pigment oxit sắt có thuộc tính: khơng độc, cấu trúc ổn định, có thay đổi màu rộng từ vàng, cam, đỏ, nâu đen, đồng thời giá thành thấp Các pigment oxit sắt gồm có pigment oxit sắt tự nhiên oxit sắt tổng hợp Thường dùng để làm cấu trúc vật liệu màu, sơn  Các pigment oxit crom: thường gọi pigment xanh, bao gồm oxit crom Cr2O3 Sản phẩm crom oxit thường sử dụng dựa vào đặc tính chúng màu sắc, bao gồm: luyện kim, công nghệ sản xuất vật liệu chịu lửa, gạch men công nghệ pigment ( vật liệu thô cho sản phẩm phẩm màu dựa vào việc trộn oxit sắt )  Các pigment kim loại tổng hợp: đặc tính nhẹ, bền với nhiệt độ cao khơng thay đổi tính chất acid bazo nên sử dụng rộng rãi rutile vàng dùng việc phủ ngồi lớp nhơm kẽm đặc biệt máy móc, khu sản xuất công nghiệp b.2) Pigment Cadimi: Được dùng làm màu đỏ tươi vàng, có độ bền cao Pigment Cadimi thường sulfic cadimi kết tinh dạng lục phương (hexagonal wurtzite lattice) Ngồi có Cadimi đỏ, Cadimi vàng, Cadimi thủy ngân sunfua Các pigment thường dùng cho chất dẻo màu ( color plastics), tương lai dùng pigment Cadimi để làm sơn phủ sơn b.3) pigment Bismuth: chủ yếu Bismuth oxychloride ( BiOCl ), sử dụng chủ yếu cho ngành ô tô sản xuất sơn b.4) Pigment Crom: gồm có Crom vàng, molyden đỏ cam, crom cam crom xanh Sản phẩm thường dùng làm sơn, nhựa dẻo b.5) Pigment xanh ( Pigment Ultramarine ): có độ màu cao, khơng hào tan nước mà hòa tan trongn dung môi hữu cơ, sử dụng ngành nhựa dẻo, sơn, mực, giấy… b.6) Pigment sắt xanh: hỗn hợp Fe(CN)2 muối Fe(II) dung dịch nước gọi Fe(II) hexacyanuaferrat, dùng ngành mực in, nông nghiệp, sơn… c) Pigment đen: màu nhìn thấy hấp thụ ánh sáng không chọn lọc ( pigment cacbon đen, oxit sắt đen ) c.1/ Tính chất vật lý:  Hình thái học: phân tử cacbon đen đa số hình cầu Một lượng lớn phân tử liên kết tạo thành chuỗi đám liên kết Trong phân tích, mức độ tập hợp gọi cấu trúc cacbon đen Đường kính phân tử khoảng từ – 500 nm  Diện tích bề mặt riêng: thay đổi khoảng rộng Trong cacbon nhiệt thơ có diện tích bề mặt riêng nhỏ (8m2/g ) loại pigment tốt 1000m2/g Nói chung, cacbon đen có diện tích bề mặt riêng > 150m2/g coi xốp với đường kính lỗ xốp < 1.0nm  Khối lượng riêng: trung bình khoảng 1.8 – 2.1 g/m3  Tính dẫn điện: thấp graphit, tính dẫn điện phụ thuộc vào trình sản xuất, cấu trúc bề mặt diện tích bề mặt Cacbon đen với tính dẫn điện cao khả hấp thụ cao cho dung dịch điện ly sử dụng cho pin khô  Hấp thụ ánh sáng: ứng dụng rộng rãi cacbon đen pigment đen nhờ vào tính hấp thụ ánh sáng nhìn thấy chúng Mức độ hấp thụ đạt tới 99.8%, màu đen nhận tơng xanh nâu, phụ thuộc vào lượng, bước sóng ánh sáng dạng cacbon đen Tia hồng ngoại tử ngoại hấp thụ Vì vài cacbon đen sử dụng chất ổn định UV nhựa c.2/ Tính chất hóa học: Thành phần ngun tử sau: C : 80.0 – 99.5% H : 0.3 – 1.3% O : 0.5 – 15.0% N : 0.1 – 0.7% S : 0.1 – 0.7% Thành phần hóa học tính chất bề mặt phụ thuộc vào q trình sản xuất, vật liệu thơ vào q trình sau xử lý Bề mặt cacbon đen chứa lượng hydrocacbon thơm nhiều vòng, chúng hấp thụ mạnh tách cách trích liên tục với dung mơi Lượng oxy cacbon đen có vai trò quan trọng ứng dụng chúng Oxi nguyên tử bề mặt dạng nhóm chức acid bazo c.3/ Ứng dụng:  Cao su đen: Khoảng 90% cacbon đen sản xuất sử dụng công nghiệp cao su chất dùng để gia cố tăng cường lốp xe, ruột xe, băng tải, dây cáp sản phẩm cao su khí khác  Pigment đen: Thực chất pigment đen quan trọng cao su đen Chúng sử dụng để sản xuất mực in, nhựa màu, sơn giấy… + Cacbon đen cho sơn: dễ phân tán, không kết ( vón cục ), độ bóng cao bền với thời tiết + Cacbon đen cho nhựa: không pigment khác, cacbon đen sử dụng chế biến nhựa tác dụng màu sắc mà bổ sung thêm tính chất điện, bền với nhiệt tia UV, đóng vai trò chất độn bổ sung cho tính chất khí c.4/ Độc tính: Cacbon đen (chưa sử lý sau ) chứa 95% C, lượng nhỏ H, O, S Trong hầu hết cacbon đen, tồn chất trích ly ( với toluen ) 0.15%, có hydrocacbon thơm Do lượng thấp tính hút bám cao cacbon đen, chất trích ly liên kết yếu bề mặt di chuyển có dung mơi mạnh Những nghiên cứu chi tiết Mỹ Châu Âu cacbon đen kết luận khơng gây tổn hại đến phổi Một vài kết nghiên cứu cho thấy khơng có tác động bệnh lý dày cacbon đen bị ăn vào bụng d/ Pigment từ tính: ( magnetic pigments ) phụ thuộc vào đặc tình từ chúng, bao gồm: d.1/ Pigment oxit sắt: sử dụng nhiều hệ thống lưu trữ thong tin từ (magnetic information storage system) băng video, đĩa mềm, đĩa cứng Pigment hiệu ứng kim loại có nhiều hình dạng khác nhauvaf hiệu ứng khác nhau, phụ thuộc vào độ pH, mật độ, hàm lượng muối, mức độ phân tán độ bền hóa học d.2/ Pigment oxit sắt có chứa coban: chiếm vị trí lớn pigment hiệu ứng kim loại.Được sử dụng để làm băng video,băng caset có băng tầng cao hoaajc đĩa có dung lượng lớn d.3/ Crom Dioxide ( CrO2 ): việc sử dụng phải quan tâm đến nhiệt độ Curie thấp ( low curie temperature) d.4/ Pigment sắt kim loại: sản phẩm thu phức sắt hình kim Do bề mặt vật liệu lớn nên dễ bốc cháy nên phải có thụ động hóa ( passivation ), làm cho q trình oxy hóa phải xảy chậm bề mặt d.5/ Pigment barium ferrite (BaFe12O19): sử dụng công nghệ Ceramic, thủy tinh e/ Pigment chống ăn mòn (anticorrosive): dung để hạn chế ăn mòn bề mặt kim loại cách phủ lên pigment chống ăn mòn Pigment chốn ăn mòn chia làm nhóm chính: _ Pigment chống ăn mòn vật lý: chất trơ làm giới hạn hoạt động thụ động hóa phản ứng hóa học,ví dụ mica oxit sắt Chúng đặt vào lớp bề mặt lớp phủ, hấp thụ tia UV bảo vệ chất bên _ Pigment chống ăn mòn hóa học: chất hòa tan giữ cho độ pH ổn định Khả hoạt động chúng phụ thuộc vào diện tích bề mặt chung pigment bề mặt, pigment lớp bên dưới, pigment ion thẩm thấu ( ion penetrate ) ví dụ chì đỏ _ Pigment chống ăn mòn điện hóa: bị động bề mặt kim loại Chúng ngăn cản ăn mòn sắt cách phủ lên chúng lớp bảo vệ ( Pigment phốt phát) khu vực anod bề mặt kim loại _Các loại Pigment chống ăn mòn: e.1/ Pigment phốt phát: kẽm phốt phát Zn3(PO4)2.4H2O ( sản phẩm kẽm oxit acid phosphoric từ muối kẽm photphat ), nhôm phốt phát,croom phốt phát, cac pigment phốt phát kim loại pigment photphat nhiều pha ( multiphase phosphate pigments) e.2/ Các Pigment có chứa gốc phosphoric khác: gồm có chứa sắt photphoric ( thường Fe2P ) kẽm hydrophotphoric ( có màu trắng, pigment không độc hại ) e.3/ Pigment Boronsilicat: thường chứa ion canxi ion kẽm hỗn hợp silicon dioxit boron trioxit ( x(Ca,Zn).ySiO4.zBO3) e.4/ Pigment Borat: barium metaborate (BaO.B2O3.H2O) kẽm borophotphat (ZnO.xB2O3.yP2O5.2H2O) pigment không màu, khả chống ăn mòn pigment phụ thuộc vào giá trị pH lớp phủ e.5/ Pigment cromat: có khả chống ăn mòn hóa học ăn mòn điện hóa, phụ thuộc vào khả hòa tan vào nước ion cromat, tỉ số ion cromat hòa tan vào nước ion bị ăn mòn nước ( ion Cl- SO42-), hoạt động ác pigment bề mặt phủ _Pigment có chứa kẽm: sản xuất phản ứng nước oxit kẽm hydro oxit hòa tan với ion cromat phản ứng trung hòa kết tủa muối kẽm hòa tan muối cromat hòa tan _ Strontium Cromat: kết tủa từ dung dịch natri dicromat stronti chloride, qua giai đoạn lọc rử,sấy khơ e.6/ Pigment Molydat: có thuộc tính pigment kẽm cromat Là pigment có màu trắng, độ tinh khiết cao đắt thị trường e.7/ Pigment chì kẽm kẽm cyamin: (PbCN2 ZnCN2 ) pigment hoạt động chống ăn mòn, bị thụ động hóa điều kiện bazo Các oxit kim loại nặng đặc biệt sắt mangan, xúc tác biến đổi cyamide thành Ure điều kiện 20oC Các ứng dụng phủ gương, phủ điện cực ( electricdeposition coating) sơn lót e.8/ Pigment có trao đổi ion canxi ion hydro màng sơn: Ở phương pháp acid trung hòa, ion canxi sau nằm bề mặt oxit kim loại Các pigment có đặc tính chống ăn mòn tốt có độ pH cao e.9/ Pigment oxit kim loại: bao gồm pigment chì đỏ, canxi plumbate, oxit sắt canxi, oxit kẽm, oxit sắt kẽm e.10/ Pigment bụi kim loại: bao gồm bụi kẽm ( sử dụng nhiều cấu trúc thép ) bụi chì ( phủ bụi chì hạn chế phản ứng hóa học, có phản xạ tia UV cao có tính mềm dẻo cao ) e.11/ Bông Pigment: ( Flake Pigments) loại pigment tăng khả chống lại ăn mòn nước khí cách tăng độ phủ, bề mặt Pigment bổ sung thêm Silicat titan để giảm thấm nước tăng độ kết dính Nếu bề mặt Pigment sử lý cách thêm vào nhóm chức liên kết Pigment sử dụng chất phân tán ăn mòn nước e.12/ Pigment hữu cơ: không giống chất ức chế khơng hòa tan, Pigment chống ăn mòn hữu hợp chất hữu muối kim loại acid hữu có tính chất hòa tan sử dụng chất kết dính pigment chống ăn mòn vơ Pigment dùng để thay pigment độc pigment chống ăn mòn cromate f/ Pigment phát quang: vật liệu phát quang vô hợp chất tinh thể nhân tạo có khả hấp thụ bứa xạ sau đo phát ánh sáng có bước sóng dài Photpho phát quang: bao gồm giai đoạn: _ Quá trình hấp thụ kích thích photon: phụ thuộc vào lượng tác động photon vào hấp thụ photpho dựa vào dãy quang phổ hấp thụ _ Sự truyền dẫn lượng _ Sự phát ánh sáng Pigment phát quang thường dùng để sản xuất đèn thủy ngân, dùng ngành y học ( kỹ thuật X-ray ), ống cathode-ray g/ Pigment huỳnh quang: tượng xạ nguyên tử chuyển sang trạng thái kích thích, phát ánh sáng có bước sóng dài sau khoảng thời gian ngắn ( xử lý ZnS với đồng ) h/Pigment lân quang : tượng xạ nguyên tử chuyển sang trạng thái kích thích phát ánh sáng có bước sóng dài sau vài (xử lý ZnS với Cu) i/Pigment có hiệu ứng kim loại: màu nhìn thấy tượng phản xạ ánh sáng đặn tượng giao thoa ánh sáng Ánh kim loại phản xạ đặn tr6en bề mặt phẳng song song hạt pigment kim loại (ví dụ: lớp nhơm) j/Pigment có màu xà cừ: tượng phản xạ đặn bề mặt lớp hạt pigment song song (ví dụ TiO2 mica) k/Pigment giao thoa: màu bong tượng giao thoa ánh sáng (ví dụ: oxit sắt mica) KHÁI NIỆM NHIỆT ĐỘ MÀU Nhiệt độ màu khái niệm rút từ định luật xạ Planck Chúng ta biết vật nóng phát sáng, quang phổ liên tục mà phát phụ thuộc vào nhiệt độ vật, quan sát quang phổ vật nóng ước lượng nhiệt độ Khi quan sát xạ vật đen tuyệt đối Planck phát nhiệt độ T định vật phát quang phổ liên tục với cường độ sáng thay đổi theo tần số Tần số ánh sáng phát xạ mạnh phụ thuộc vào nhiệt độ tuyệt đối vật (ví dụ vật có nhiệt độ 1500K (khoảng 1200 °C) phát ánh sáng có màu cam mạnh nhất, vật có nhiệt độ 3000K phát ánh sáng vàng mạnh nhất) Bước sóng màu Thơng thường nhiệt độ cao xạ mạnh mà vật phát có bước sóng ngắn (thiên màu xanh tím) Trong điều kiện chụp ánh sáng thiên màu ảnh thường bị ám màu (ví dụ ảnh chụp ánh đèn tròn bị ám vàng, dây tóc bóng đèn làm tunsten (wolfram) có nhiệt độ cháy sáng 3200K) Vì lý này, người ta dùng khái niệm nhiệt độ màu để xạ (ánh sáng) mạnh phát điều kiện chiếu sáng Chúng ta cần lưu ý vật có nhiệt độ cao thường phát xạ mạnh màu xanh (trong nhiếp ảnh gọi màu lạnh) ngược lại vật có nhiệt độ thấp lại phát xạ thiên vàng cam (trong nhiếp ảnh gọi màu nóng) Tại trời nhiều mây lại có nhiệt độ màu cao trời nắng? Bảng nhiệt độ màu với số nguồn sáng khác  1000K Ánh nến, đèn dầu  2000K Rạng đơng (sớm Bình minh), đèn Wolfram  2500K Bóng đèn sợi đốt  3000K Ánh đèn phòng rửa ảnh  4000K Đèn huỳnh quang  5000K Ánh sáng ban ngày, đèn flash điện tử  5500K Trời trong, mặt trời đỉnh đầu  6000K Ánh nắng điều kiện không mây  7000K Ánh nắng tình trạng trời mây  8000K Trời nhiều mây  9000K Bóng mát vào ngày trời  10,000K Trời nhiều mây đen, chuyển mưa  11,000K Trời xanh khơng có mặt trời  20,000K Xế chiều, mặt trời khuất sau núi ngày đẹp trời Thực điều kiện chụp trời việc thiết lập cân trắng phụ thuộc nhiều vào vị trí mặt trời (thời điểm ngày) điều kiện chủ thể chiếu sáng ánh sáng tán xạ mặt trời khí (loại tán xạ gọi tán xạ Rayleigh) Thông thường bầu trời ánh sáng tán xạ có màu xanh ứng với nhiệt độ phát xạ vật đen tuyệt đối 6000K nhiệt độ màu lúc đặt 6000K Khi trời có nhiều mây tán xạ Rayleigh màu xanh trời bị giảm bớt, lúc ánh sáng có bước sóng ngắn (ngắn bước sóng ánh sáng xanh) tán xạ mạnh nhiệt độ màu lúc phải đặt lớn trường hợp trời quang mây Đến có lý giải hợp lý cho việc thiết lập nhiệt độ màu điều kiện khác  ... riêng nhỏ (8m2/g ) loại pigment tốt 1000m2/g Nói chung, cacbon đen có diện tích bề mặt riêng > 150m2/g coi xốp với đường kính lỗ xốp < 1.0nm  Khối lượng riêng: trung bình khoảng 1 .8 – 2.1 g/m3...phẩm… a.2) Pigment sulfide kẽm: pigment trắng mà chủ yếu sulfide kẽm phát triển năm 185 0 Pháp, hỗn hợp kẽm sulfide ZnS BaSO4 Do BaSO4 có chiết suất thấp nên có khả phân tán ánh sáng... cacbon đen pigment đen nhờ vào tính hấp thụ ánh sáng nhìn thấy chúng Mức độ hấp thụ đạt tới 99 .8% , màu đen nhận tơng xanh nâu, phụ thuộc vào lượng, bước sóng ánh sáng dạng cacbon đen Tia hồng