شیمی رنگ

دید کلی

معمولا ترکیبات رنگی را به طرق مختلف طبقه‌بندی می‌کنند؛ مثلا رنگهای گیاهی و غیر گیاهی ، رنگ طبیعی و مصنوعی ، رنگ آلی و معدنی. ولی یکی از طبقه‌بندیهای جدید بر اساس کاربرد رنگهاست. در اینجا رنگها را بر اساس کارایی آنها در رنگرزی طبقه‌بندی می‌کنیم و خصوصیات هر یک و کاربردشان را مورد بررسی قرار می‌دهیم. 

رنگهای بازی

این نوع رنگها ، از ترکیبات آلی یا هیدروکلریدها می‌باشند که کرومورفورها بصورت کاتیونی است. از این نظر این دسته رنگها را رنگهای کاتیونی نیز می‌گویند و معمولا دارای فرمول عمومی  می‌باشند. رنگ باز وقتی ظاهر می‌شود که بصورت نمک در آید. رنگهای مختلفی که به این گروه تعلق دارند عبارتند از:
 

• مشتقات تری‌فنیل متان نظیر مالاکیت سبز ، متیل سبز و ...
• مشتقات تیازین که بارزترین نمونه آن آبی ‌متیلن است.
• رنگ بازی که حاوی گروه اکسازین است، مانند آبی ملدولا.
• آذین‌ها مانند قرمز خنثی
• رنگهای بازی که حاوی گروههای آزو هستند، مانند قهوه‌ای بیسمارک

خصوصیات رنگهای بازی

رنگهای بازی به راحتی در الکل حل می‌شوند، ولی بندرت و تحت شرایط ویژه ای در آب حل می‌شوند. در برخی از موارد ، انحلال با تجزیه شدن مولکول رنگ همراه می‌شود. بدون استثنا همه آن با اسید تانیک ترکیب شده به جسم نامحلول تبدیل می‌شوند. 

کاربرد رنگهای بازی در رنگرزی

الیاف سلولزی تمایلی به واکنش با رنگهای بازی ندارند، مگر اینکه تمایل را با آغشته کردن اسید تانیک به‌عنوان تثبیت کننده با الیاف سلولزی ایجاد کرد. رنگهای بازی برای رنگ آمیزی ابریشم و پشم مناسب هستند. برای الیاف سنتزی نیز عملیاتی شبیه به الیاف سلولزی باید انجام داد. 

رنگهای اسیدی

این رنگها نمکهای سدیم ، اسیدهای سولفونیک و کربوکسیلیک هستند و برای الیاف سلولزی نامناسب‌اند. اما برای الیاف پروتئینی و پلی‌آمیدی مناسب‌اند. رنگهای اسیدی فقط بکمک گرما جذب الیاف می‌شوند و در کمتر از ابدا جذب الیاف نمی‌شوند و هر چه دما از  بالاتر رود، شدت جذب رنگ توسط الیاف نیز افزایش می‌یابد. از انواع مختلف رنگها ، می‌توان نمونه‌های زیر را نام برد:
 

• مشتقات تری ‌فنیل متان ، مانند آبی زایلن.
• رنگهای نیترو که ترکیب آروماتیک موجود در ساختار آنها نیتره شده‌اند، معمولا برای الیاف پروتئینی مناسب‌اند، مانند زرد مفتول.
• رنگهای حاوی گروه آزو مانند آزوگرانین.

رنگهای مستقیم

این رنگها بدلیل داشتن گروههای اسید سولفونیک یا نمکهای سدیم آنها به رنگهای اسیدی شباهت دارد و بطور کلی ، از ترکیبات سولفونه شده آزو می‌باشند. این رنگها مستقیما برای رنگرزی الیاف سلولزی بکار گرفته می‌شود. اما برای الیاف پروتئینی شرایط ویژه‌ای لازم است. مهمترین این سری رنگها عبارتند از :
 

• رنگهای مستقیم منو آزو مانند دی ‌آزوامین اسکارلت B
• رنگهای مستقیم دی آزو
• رنگهای مستقیم تریس آزو ، مانند قهوه‌ای دی‌آزو
• رنگهای مستقیم تترا آزو

ماهیت اتصال مولکولهای رنگ به الیاف عمدتا پیوند هیدروژنی است که بین هیدروژن گروه  الیاف سلولزی با گروههای  و  موجود بر روی رنگهای مستقیم برقرار می‌شود. با افزایش دماتمایل رنگ پذیری الیاف ، کاهش می‌یابد. 

رنگهای دندانه‌ای

این رنگها به‌تنهایی روی الیاف نمی‌توانند تثبیت شوند، بلکه برای این کار به ماده تثبیت کننده که اصطلاحا «دندانه» نامیده می‌شود، نیاز دارند که مهمترین انها هیدروکسیدهای کروم ، قلع ، آلومینیوم و آهن است. در این سیستم رنگرزی ، مولکولهای رنگ در نقش لیگاند یک یا چند الکترون غیر پیوندی خود را به فلزی که دارای اوربیتالهای خالی است، می‌دهند. بدین صورت پیوند داتیو بین آنها تشکیل می‌شود.
 

• رنگهای دندانه‌ای دو نوع‌اند :
   
  • رنگهای دندانه‌ای طبیعی که از معروفترین آنها آلیزارین یا ( 1 و –2 دی هیدروکسی آنتراکینون ) را می‌توان نام برد.
  • رنگهای دندانه‌ای اسیدی که نمونه معرف آنها اریوکروم سیاه آوسولوکروم نارنجی M است که در رنگرزی الیاف پشم و پلی‌آمید کاربرد وسیعی دارند و هر دو بوسیله کروم تثبیت می‌شوند.

رنگهای آزوئیکی

این سری از رنگها در آب نامحلول‌اند و در داخل الیاف بوجود می‌آیند. سپس با باز دی‌ازوی نیتره شده ترکیب می‌شوند. عمدتا برای رنگ‌آمیزی الیاف سلولزی بکار می‌روند. اما برای الیاف پروتئین چندان مناسب بنظر نمی‌رسند. نمونه‌ای از این رنگها قرمز نیتروز امین است. 

رنگهای گوگردی

این دسته از رنگها ترکیبات آلی پیچیده‌ای هستند که در ساختار آنها گوگرد شرکت دارد، براق نیستند و معمولا در رنگرزی الیاف سلولزی بکار می‌روند. در آب حل نمی‌شوند، ولی در محلول سولفید سدیم حل می‌شوند. در این عمل سولفید سدیم در نقش احیاکننده مولکول اصلی را به مولکولهای کوچکتر محلول در آب تفکیک می‌کند. یکی از رنگهای گوگردی را می‌توان از حرارت دادن پارائولوئیدین با گوگرد تهیه کرد. از حرارت دادن مخلوط دی هیدرو ـ تولوئیدن با بنزوروین و گوگرد ، نیز یک رنگ زرد که ایمدیال نامیده می‌شود، بدست می‌آید. 

رنگ های خمره ای

این رنگها از نظر غیر محلول بودن در آب ، شبیه رنگهای گوگردی‌اند. بطوری که پس از واکنش با هیدرو سولفیت سدیم بصورت محلول در‌می‌آید. ایندیگو یکی از رنگهای طبیعی خمره‌ای است که امروزه در مقیاس صنعتی از قطران زغال ‌سنگ (نفتالین) تهیه می‌شود. رنگهای خمره‌ای به دو دسته تقسیم می‌شوند.
 

• رنگهای خمره‌ای ایندیگویی حاوی کروموفور مثل مشتقات ایندیگویتی
• رنگهای خمره‌ای آنتراکتیونی که از آنتراکینون مشتق می‌شوند. مثل: زردی ایندانترن

رنگهای کلوئیدی

الیاف هیدروفوبیک مانند استات سلولز نوع سوم و دوم ، عمدتا رنگها غیر محلول در آب را بهتر به خود می‌گیرند. این سری رنگها هم می‌توانند از زمره ترکیبات آزو باشد (مانند زرد قند دیسپر سول G ) و هم می‌توانند از مشتقات آنتراکینون باشد (مانند آبی براق دوانول CB) اتصال بین الیاف و رنگ از طریق پیوند هیدروژنی ، نیروهای واندروالسی و همچنین جاذبه دو قطبی ـ دو قطبی تامین می‌شود. 

رنگهای فعال

رنگهایی که برای رنگ‌آمیزی الیاف سلولزی معرفی شده‌اند، پس از انتقال از حالت محلول به حالت جامد ، بر روی الیاف تثبیت می‌شوند و بعضی از آنها به علت اینکه در مقابل رطوبت مقاوم نیستند، کارایی چندانی ندارند (مانند رنگهای مستقیم). از اینرو پژوهشگران تلاش کردند تا رنگ را بوسیله پیوند کووالانسی به الیاف سلولزی متصل کنند. برای این منظور ، تمام کوشش خود را بر روی کلرید سیانوریک یا به بیان دیگر به رنگهای تری ازینیل معطوف داشتند. زیرا اتمهایکلر می‌تواند به‌آسانی بوسیله یک ، یا دو یا سه گروه هیدروکسیل یا گروه آمین و ... جایگزین شود و مولکول رنگ را به گروههای روی الیاف متصل کند. مانند رنگهای زرد و قرمز و آبی پرویسون.