teñir

Como tinte Son compuestos químicos que tienen la propiedad de colorear otros materiales. Según DIN 55934, son colorantes solubles en su medio de aplicación. Los colorantes insolubles se denominan pigmentos.

Los colorantes utilizados para colorear los alimentos se denominan colorantes alimentarios y son aditivos alimentarios.

Los colorantes se pueden dividir en colorantes animales y vegetales u orgánicos e inorgánicos. Otra clasificación distingue entre tintes sintéticos y naturales. Ejemplos de colorantes sintéticos son los colorantes azoicos. Los tintes animales son tintes producidos por animales. Estos son, por ejemplo, el morado (del caracol morado) y el carmín (del insecto cochinilla). Los colorantes vegetales son colorantes que se producen a partir de plantas, por ejemplo, índigo, clorofila, crocetina de azafranes como el azafrán o caroteno de zanahorias. Los tintes inorgánicos son tintes sin carbono, como Chrome Yellow.

El índice de color es el trabajo estándar de la química de tintes, en el que se enumeran y caracterizan todos los colorantes conocidos.

Historia

Los colorantes (es decir, tintes solubles y pigmentos insolubles) se han utilizado para una amplia variedad de ocasiones y aplicaciones desde los albores de la humanidad, p. B. para pintura corporal, pintura rupestre y decoración cerámica.

Uno de los colores utilizados desde tiempos inmemoriales fue el blanco y uno de los primeros pigmentos blancos utilizados fue el óxido de calcio (CaO), que se obtiene quemando piedra caliza, véase también pintura a la cal.

El blanco de plomo (Pb(OH)₂) se utilizó en la pintura durante mucho tiempo · 2 PbCO₃ ) era el único color blanco disponible hasta que finalmente fue reemplazado por el blanco de zinc (ZnO) a principios del siglo XIX, que se prefirió al blanco de plomo debido a su menor toxicidad. Hoy en día, el blanco de titanio (TiO₂, que solo se desarrolló en el siglo XX) se usa casi exclusivamente ) usó. Sin embargo, los tintes solubles blancos son físicamente imposibles.

Hasta el siglo XVIII, uno de los colores más caros era el azul, para el que en aquella época, además de los pigmentos de esmaltado producidos sintéticamente, la única materia prima disponible era la piedra semipreciosa lapislázuli, que tras un trabajo intensivo en mano de obra luego, el proceso produce ultramar.

El tinte orgánico más antiguo que se conoce es el índigo, que data del 2000 a. encontrado uso en Egipto. En Europa, este tinte se obtenía del pasto. Además, se han obtenido y se obtienen varios otros colorantes a partir de diversas plantas. Puede encontrar una lista de plantas colorantes en el artículo Plantas útiles.

El tinte más caro de todos los tiempos es el verdadero púrpura. Se puede obtener de las glándulas coloreadas del caracol morado que se encuentra en la costa oriental del Mediterráneo. Se necesitan alrededor de 8000 caracoles para 1 gramo de colorante.

Solo con el desarrollo de tintes sintéticos a mediados del siglo XIX aumentó la cantidad de colores disponibles y su durabilidad aumentó considerablemente.

El primer tinte sintético aquí es el malva, descubierto por William Henry Perkin a mediados del siglo XIX cuando estaba experimentando con componentes de alquitrán.

La mayoría de los tintes hechos de plantas (tintes naturales) ahora se producen sintéticamente.

Modo de acción

La luz blanca (espectro en el rango de 380-790 nm) es una mezcla de luz con diferentes longitudes de onda. El espectro de colores va desde la luz roja de onda larga (aprox. 790 nm) hasta la luz violeta de onda corta (aprox. 380 nm).

El modo de acción de los tintes ahora se basa en absorber ciertas partes del espectro de luz. El color complementario de la longitud de onda absorbida es el color en el que aparece el colorante.

La absorción de la radiación electromagnética, que también incluye la luz, se basa en elevar el nivel de energía de los electrones en las moléculas o átomos (aumentando la distancia entre los electrones y los núcleos atómicos). La energía necesaria para ello se toma de la radiación electromagnética incidente, la luz.

Dado que estos procesos tienen lugar a nivel cuántico, esta absorción no es continua, sino que solo tiene lugar en ciertas etapas que corresponden a la diferencia energética entre el (los) electrón (es) antes y después de la absorción. Esta diferencia de energía es inversamente proporcional a la longitud de onda absorbida de la luz incidente y, por lo tanto, determina el color en el que aparece el tinte.

El estado de un tinte que aparece incoloro después de una reacción química, generalmente reducción, se denomina forma leuco.

Para obtener una lista de las longitudes de onda de absorción de algunas sustancias, consulte Valores de absorción de sustancias químicas.

Ver también: Solvatocromismo

Idoneidad químico-física de las moléculas

Si solo se producen enlaces σ simples en las moléculas o átomos considerados, entonces la energía requerida para elevar los electrones σ correspondientes a un nivel energético superior es demasiado grande para que pueda producirse un aumento de nivel a través de la parte visible del espectro electromagnético. En general, la absorción se produce en el rango de la luz ultravioleta o de los rayos X, por lo que este tipo de compuestos normalmente no son adecuados como colorantes. B. se producen enlaces no saturados. Estos ya absorben ondas electromagnéticas en el rango UV de onda larga.

Si uno organiza varios de estos enlaces insaturados (enlaces múltiples) alternativamente con enlaces atómicos simples, los electrones π se deslocalizan, lo que reduce aún más la distancia entre el estado excitado y el fundamental. Esto corresponde a un cambio en las longitudes de onda absorbidas hacia longitudes de onda más largas. En general, cuanto mayor es el número de estos enlaces insaturados, más se desplaza hacia arriba el rango de absorción. Se puede lograr un aumento adicional combinando tales sustancias con otros grupos atómicos o átomos particularmente adecuados que actúan como aceptores de electrones o donantes de electrones y/o son capaces de resonancia.Los siguientes grupos funcionales, por ejemplo, pueden usarse como auxocromos (donadores de electrones ) o antiauxocromos (aceptores de electrones):

El efecto de estos auxo- o anti-auxocromos se basa en una polarización de la molécula y un desplazamiento resultante de los electrones deslocalizados que están disponibles a través de los compuestos insaturados en el resto de la molécula.Los grupos que hacen que los electrones deslocalizados correspondientes estén disponibles son también llamados cromóforos. Como puede deducirse de las explicaciones anteriores, los cromóforos y la frecuencia con la que aparecen en la molécula considerada son los principales responsables de la coloración de un colorante. Por ejemplo, los siguientes grupos funcionales pueden funcionar como cromóforos:

π-Superposición de anillos aromáticos y un grupo azo usando el ejemplo de aminoazobenceno.

Los grupos π de las partes de la molécula involucradas se muestran aquí como fórmula estructural y modelo 3D.

Desafortunadamente, los anillos de benceno están saturados en esta imagen 3D. En la representación 2D, cada carbono del anillo lleva solo un átomo de hidrógeno. De lo contrario, no se forman enlaces π. Polarización y cambio de carga en aminoazobenceno. El NH₂ tiene un efecto de intensificación del color con su único par de electrones.

Designaciones como cromóforos y auxocromos provienen de la teoría de los colorantes de Otto Nikolaus Witt.

La absorción del carbono insaturado estimula un efecto -I que afecta a toda la molécula y, por lo tanto, provoca un cambio en la estructura molecular.

Clasificación de colorantes para fibras textiles

Después del proceso de teñido

Colorantes aniónicos (colorantes ácidos)

Colorantes aniónicos o colorantes ácidos se absorben directamente sobre la fibra desde un medio acuoso. Están especialmente indicados para fibras de poliamida y lana.Los colorantes se clasifican según su capacidad de migración (es decir, el poder de nivelar desequilibrios =desequilibrios) y sus propiedades de solidez en húmedo (cómo se hace una cinta multifibra a partir de las fibras habituales bajo definiciones condiciones de lavado, contacto sucio con agua o con sudor debido al tinte utilizado).

Colorantes complejos metálicos

Tintes de complejos metálicos , algunos de los cuales son colorantes ácidos, contienen cromo o cobre (anteriormente también cadmio) como átomo central. Hay colorantes de complejos metálicos con diferente número de grupos ácidos (-SO₃ h). La fuerza de la interacción con el sustrato varía en consecuencia. Los tintes utilizados hoy en día son ecológicamente inocuos y producen un mayor nivel de solidez en húmedo que los tintes ácidos libres de metales. El tinte contiene solo una cantidad extremadamente pequeña de metal libre (por ejemplo, cromo), que ya no se puede detectar más tarde en la fibra.

Colorantes sustantivos

Tintes sustantivos o colorantes directos se aplican directamente a la fibra desde una solución acuosa. Son particularmente adecuados para su uso en celulosa. También teñidos sobre poliamida en épocas anteriores, hoy en día solo se hace en casos excepcionales debido a las mayores exigencias de solidez.Estos colorantes forman principalmente valencias secundarias (puentes de hidrógeno y enlaces de Van der Waals), lo que explica su baja solidez.

Tintes catiónicos (o básicos)

Colorantes catiónicos son un grupo de tintes que se utilizan casi exclusivamente en fibras de poliacrilonitrilo y producen coloraciones vivas y muy resistentes a la luz. Poliéster modificado aniónicamente (p. ej., como un hilo de efecto en un tejido teñido en pieza para lograr un teñido de dos tonos) y poliamida modificada aniónicamente (a menudo se usa para alfombras teñidas en pieza además de los tipos de poliamida que se pueden teñir con tintes ácidos =diferencial teñido) se puede teñir con él.

Tintes dispersos

Tintes dispersos :Estos colorantes insolubles en agua son particularmente adecuados para teñir fibras de poliéster, triacetato y 2 1/2 acetato. En general, son adecuados para teñir fibras totalmente y semisintéticas que no tienen grupos -NH2- ni -OH libres. Se pueden lograr teñidos extremadamente lavables y resistentes a la luz sobre poliéster. La poliamida y el poliacrilonitrilo también se pueden teñir con esto, pero con propiedades de solidez moderadas.

Revelado o acoplamiento de tintes

Tintes de revelado se aplican a la fibra en dos pasos. Primero se aplica el llamado primer, un componente de acoplamiento insoluble en agua (por ejemplo, naftol AS, anilida de ácido 2-hidroxi-3-naftólico) con afinidad por la celulosa. En el segundo paso, se les permite reaccionar con una sal de diazonio soluble en agua, que crea el tinte real en la fibra.

Tintes a la tina

Tintes a la tina son colorantes insolubles en agua que se reducen a su forma leuco soluble (cuba). De esta manera, el colorante de la tina puede ser absorbido por la fibra, donde se vuelve a convertir al estado insoluble por oxidación posterior y se fija de tal manera que se podría decir que "se precipita en la fibra". Los colorantes de cuba más conocidos son el índigo, el púrpura (colorantes de índigoide) y el azul de indantreno RS (colorantes de indantrona/indantreno). Indanthren es una marca registrada de DyStar Textilfarben GmbH &Co. KG

Tintes reactivos

Tintes reactivos son hoy en día el mayor grupo de colorantes sobre celulosa.El hecho de que se formen enlaces atómicos da como resultado tinturas brillantes y resistentes a la humedad. Incluso la lana con matices profundos a menudo se tiñe con tintes reactivos.Desde un punto de vista químico, los tintes reactivos constan de dos partes:la parte cromófora (por ejemplo, un compuesto azoico) y un grupo reactivo adjunto (en el caso de tintes reactivos bifuncionales). también varios grupos reactivos) p. B. un grupo vinilsulfona (colorantes Remazol) o un grupo triazina. Esta parte reactiva se combina químicamente con un grupo OH de la celulosa.

Colorantes mordientes

Con los mordientes las fibras a colorear se tratan primero con sales de cromo (III), hierro (III) o aluminio. El tratamiento posterior con vapor forma hidróxidos metálicos en la fibra. Estos hidróxidos luego reaccionan con el tinte (ácido) para formar un compuesto complejo que se puede fijar. Debido a la contaminación por metales pesados ​​de las fibras y de las aguas residuales, este tipo de tinturas prácticamente ya no se realizan en la actualidad.

Pigmentos colorantes

pigmentos En el sentido químico, son tintes que se lacan para formar pigmentos. En el teñido de textiles, se aplican aglutinantes, espesantes y también suavizantes a la fibra textil durante el estampado o el teñido de textiles. Resultados de alta solidez a la luz, pero solidez por debajo del promedio al frotamiento y solventes. Más del 50% de los estampados textiles en todo el mundo se crean con tintes de pigmentos, los tintes de pigmentos, por otro lado, rara vez se encuentran en matices claros y posiblemente medios. La solidez al frote de los tonos oscuros ya no es suficiente. El tinte de pigmento es adecuado para todo tipo de fibras (fibras naturales y sintéticas) y se utiliza principalmente para artículos económicos.

Clasificación según la estructura química

Tintes nitro

Componente central de colorantes nitro es el grupo nitro (NO₂ ). Uno de los representantes de este género es el ácido pícrico (2,4,6-trinitrofenol).

Ácido pícrico:

Colorantes azoicos

Componente central de los colorantes azoicos es el grupo azo (R-N=N-R') que actúa como grupo cromóforo. El tinte se sintetiza por diazotización (acoplando el grupo azo) con fenoles aromáticos o aminas.Los tintes se pueden subdividir según el número de grupos azo en la molécula del tinte en tintes mono-azo, tintes diazo con dos grupos azo y colorantes poliazoicos con varios grupos azoicos Los colorantes azoicos son en su mayoría sensibles a los agentes reductores; se dividen de nuevo en el puente azoico y se decoloran Los tintes azoicos están representados en casi todos los grupos de tintes y forman el grupo más grande en términos de números. Los representantes bien conocidos de los colorantes azo incluyen el rojo Congo y el amarillo de alizarina R, incluido el 2,4-diaminoazobenceno naranja discutido anteriormente.

Amarillo de alizarina R:

Rojo Congo:

Tintes índigo

Tintes índigo son tintes de cuba, como B. el propio índigo o tintes índigo como el púrpura (tinte).

Tintes de ftalocianina

Tintes de ftalocianina se derivan de la ftalocianina y se utilizan principalmente en el procesamiento de plásticos como pigmentos. Como propiedades especiales, los tintes de ftalocianina generalmente pueden tener una fuerte resistencia a los ácidos, álcalis y la luz.

Tintes de ácido ftálico

Tintes de ácido ftálico a base de ácido ftálico son incoloros en solución ácida o neutra o en estado seco. Una sal roja solo se forma en una solución básica.

Tintes de trifenilmetano

El componente básico trifenilmetano le da su nombre. Al menos dos de los anillos aromáticos del tinte de trifenilmetano llevan sustituyentes donantes de electrones. Los tintes de trifenilmetano se utilizan principalmente en la tecnología de impresión o como indicadores y, por lo general, no son muy resistentes a la luz. El grupo de colorantes de trifenilmetano se divide en tres subgrupos:

• Tintes de aminotrifenilmetano :Los representantes aquí son, p. B. el fucsina, el verde malaquita o el cristal violeta. Los representantes de este grupo se distinguen por al menos dos grupos amino como auxocromos.
• Tintes de hidroxitrifenilmetano :El compuesto original de este subgrupo contiene al menos un grupo hidroxi como auxocromo. La fucsona (difenilquinometano) es el compuesto original, pero no tiene carácter de colorante. Otro representante de este subgrupo es la benzaurina (p-hidroxifuchson). El compuesto es un derivado del fenol, es de color amarillo-rojo y tiene propiedades ácidas. Las sales violetas se forman con álcalis diluidos.
• Ftaleínas :Esta clase de tintes se deriva del ácido o-carboxílico del trifenilmetanol y, por lo tanto, está estrechamente relacionado con los tintes de trifenilmetano. Representantes de este grupo son:fenolftaleína, que se elabora a partir de anhídrido ftálico y fenol. La fluoresceína también es un representante de las ftaleínas, al igual que la eosina.

Tintes de antraquinona

Tintes de antraquinona se caracterizan en muchas fibras por una alta solidez al lavado y a la luz (colorantes de indantreno) y todos se derivan de la antraquinona.

Antraquinona:

Indantreno:

Alizarina:

Referencias

• J. Fabian, H. Hartmann, Absorción de luz de colorantes orgánicos, Berlín, Springer, 1980.
• H. Schweppe, Handbook of Natural Dyes, Ocurrencia - Uso - Prueba, Landsberg, Ecomed, 1992., ISBN 360965130X .
• H. Zollinger, Color Chemistry, 3.ª edición, Weinheim, Wiley-VCH, 2003, ISBN 3906390233 .

Ver también

• Lista de tintes ordenados por color
• Categoría:Tinte, ordenados alfabéticamente