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• Heidy Quintana

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Practica Naranja II y Anaranjado de metilo

La Naturaleza del Color El espectro cromático El físico Isaac Newton, descomponiendo un rayo de luz solar con la ayuda de un prisma transparente, descubrió que estaba compuesta de una serie de colores, siempre con la misma disposición cromática que el denominó el espectro.

Nombró siete colores: rojo, naranja, amarillo, verde, azul, índigo y violeta. Newton partía de la base de que el blanco era, no la ausencia de color, sino más bien la suma de todos los colores. Y demostró que estos colores no eran agregados por el prisma, sino que estaban contenidos en la "luz blanca". El espectro más impresionante y a la vez más natural que forma la luz solar es el arco iris. Éste aparece cuando al llover las gotas de agua refractan los rayos solares. Cada una de las gotas forma su propio espectro completo de colores. La razón de que veamos bandas de colores diferenciados reside en el hecho de que según el ángulo del observador sólo se ve una parte de la reflexión de las gotas. El nanómetro es la unidad de longitud que equivale a una milmillonésima parte de un metro. Normalmente se usa para medir la longitud de onda de la luz ROJO 760 NARANJA 600 AMARILLO 580 VERDE 530 TURQUESA 500 AZUL 470 INDIGO 420 VIOLETA 400 Longitudes de onda (frecuencias) de los colores en nanómetros.

El color es pues una propiedad de la luz. Pero también es la respuesta que nuestro cerebro da a esa luz. Por lo tanto el color es una percepción sensorial.

Colorantes y pigmentos

Un colorante es un compuesto orgánico que al aplicarlo a un sustrato (generalmente una fibra textil pero también a cuero, papel, plástico o alimento) le confiere un color más o menos permanente. Un colorante se aplica en disolución o emulsión y el sustrato debe tener cierta afinidad para absorberlo. Los colorantes en general son solubles en el medio en el que se aplican o en el producto final. La producción mundial de colorantes es del orden de 90 millones de kg al año.

Un pigmento, por el contrario, es una sustancia coloreada e insoluble que se dispersa en un medio adecuado para su uso. Se emplean principalmente para colorear plásticos y para pinturas y tintas de imprenta. Todos los objetos aparecen coloreados porque absorben determinadas longitudes de onda y reflejan o emiten otras que son visibles.

En los compuestos orgánicos, el color se debe a los cromóforos. Los cromóforos son secuencias de átomos unidos por dobles enlaces, ya sea en cadenas o anillos, que absorben longitudes de onda luminosas y reflejan el resto. Es así como alterando el orden de los dobles enlaces, los químicos pueden variar el color reflejado por los compuestos.

Todos conocemos el color azul del cielo. Este azul se debe a un fenómeno atmosférico: la dispersión y concentración de la luz en la atmósfera.

Por su lado, el mismo color azul sobre una pared se debe a la presencia de compuestos coloreados llamados pigmentos. Estos pigmentos interactúan con la luz para emitir diferentes longitudes de onda que son percibidas como colores por el ojo.

Los pigmentos son sustancias químicas, generalmente insolubles, que pueden ser extendidas como capas superficiales o mezcladas con la masa de algún material.

Algunos pigmentos como la clorofila son compuestos orgánicos naturales. Sin embargo, la gran mayoría de los utilizados en la vida cotidiana son compuestos sintéticos (orgánicos e inorgánicos). En este sentido, la industria química ha desarrollado pigmentos cada vez más accesibles y variados.

La mayoría de los pigmentos usados en pinturas y tintes deben su color a las propiedades químicas de los metales de transición; al contrario que elementos como el sodio o el magnesio con un solo estado de oxidación, los metales de transición pueden existir en dos o más estados de oxidación. De esta forma, el color depende del estado de oxidación del ión metálico y del tipo y disposición de las demás moléculas que se unen a él. También se usan en pinturas fluorescentes y fosforescentes: las pinturas fluorescentes suelen contener sulfuros de zinc y cadmio, mientras que las fosforescentes contienen sulfatos de zinc, cobre o estroncio, que siguen brillando después de que se las deje de iluminar.

Los pigmentos pueden aplicarse en superficies usando pinturas o en papel usando tintas, ambas añaden color a las superficies de un modo similar.

c) Constitución química de los colorantes y su clasificación: Las primeras civilizaciones usaban colorantes naturales extraídos de plantas, animales y minerales. Estas materias eran empleadas para teñir ropa, pintar las pieles y fabricar objetos religiosos y recreativos.

Las sustancias vegetales más empleadas eran: palo de campeche, cúrcuma, índigo natural y la cochinilla.

Los colorantes Se da este nombre a sustancias coloreadas, las cuales son capaces de teñir las fibras vegetales y animales. Para que un colorante sea útil debe ser capaz de unirse fuertemente a la fibra y por lavado no debe perder su color. Además debe ser relativamente estable químicamente y soportar bien la acción de la luz.

Clasificación de los colorantes Colorantes Sustantivos: Son colorantes que pueden teñir directamente las fibras de algodón. Colorantes Mordientes: El mordiente es un producto que se adiciona a la fibra y es absorbido por ella, pudiendo consecutivamente atraer el colorante. Este término se usa principalmente para los colorantes que se adicionan usando óxidos metálicos como

mordiente. Especialmente se emplean como mordientes los óxidos de aluminio y cromo por formar precipitados insolubles. Colorantes a la Tina: Son sustancias insolubles que se pueden reducir a materiales alquilsolubles. El colorante se aplica en su forma reducida y se re-oxida en presencia de la fibra. Colorantes Directos: Se absorbe directamente por las fibras en soluciones acuosas. Hay colorantes ácidos y básicos de este tipo. Estos dos tipos de colorantes se emplean especialmente en el teñido de lanas y en poliamidas sintéticas. Los colorantes básicos son sales amónicas o complejos formados por cloruro de cinc o aminas. Algunos colorantes básicos, de elevado peso molecular, son absorbidos por el algodón y el rayón. Los colorantes ácidos son sales de los ácidos sulfúricos o carboxílicos que se precipitan sobra la fibra. La familia de los colorantes ácidos se llama así, porque en la constitución química del colorante se encuentran moléculas de grupos ácidos. Son colorantes solubles en agua y se aplican generalmente en fibras de lana, nylon y fibras acrílicas. Otros usos importantes son el teñido de la piel y papel.

d) Metodos de obtención de los colorantes azoicos Las moléculas que tienen un grupo cromóforo pueden actuar como colorantes. Los dos tipos de colorantes industriales más importantes son los azoicos y los antraquinónicos, aunque hay otros como los colorantes indólicos, de los cuales el más representativo es el índigo, de color azul, los colorantes de ftalocianina, como la ftalocianina de cobre de color turquesa muy resistente a la luz, y los derivados de triarilmetano. El principal representante de esta serie es el verde de malaquita.

Algunos colorantes representativos son:

La presencia en la molécula de grupos con pares de electrones no compartidos (-NH2; -OH; -NO2; -COOR, entre otros) modifica el color y la intensidad de la absorción características de un grupo cromóforo. Estos grupos, que por si mismos no confieren color, reciben el nombre de auxocrómicos. Los grupos auxocrómicos cuando son donadores de electrones (OH, -OMe, -NH2, NHR; NR2) intensifican la absorción de luz y desplazan el máximo del espectro a mayores longitudes de onda (fotones de menor energía), esto es cambian el color a tonos azulados y verdes. Reciben el nombre de batocrómicos. Los grupos que atraen electrones (-NO2; -COOR) desplazan la absorción a longitudes de onda más cortas y el color a tonos amarillos y anaranjados y se llaman hipsocrómicos. El color siempre aparece como consecuencia de la acción conjunta de dos agrupaciones atómicas diferentes el cromóforo y el auxocromo, si bien el cromóforo es la causa inmediata del color.

La industria química ha desarrollado una amplia gama de colorantes sintéticos que permiten acceder a una gran diversidad de tonalidades. Para nombrar esta variedad de productos no se utiliza la nomenclatura sistemática sino un nombre comercial y un código numérico, que se encuentran registrados en el Indice de Colores (Colour Index). Los colorantes están clasificados en diferentes volúmenes por su aplicación tintorea, su estructura química y su nombre comercial.

Un colorante industrial ha de cumplir una serie de propiedades imprescindibles:



Fijarse sobre la fibra textil a teñir



Tener resistencia al lavado y a la luz y



Cumplir determinadas condiciones de carácter sanitario.

Por ello en las moléculas de colorante se introducen, además de los grupos cromóforo y auxocrómicos, grupos ácidos, básicos, alquilo u otros que les confieren buenas propiedades para el teñido de las fibras y resistencia al lavado y a la luz.

2.- Colorantes azoicos (35% del total)

Los colorantes azoicos son los más consumidos y se caracterizan por la presencia de un grupo azo (-N=N-) en la molécula que une, al menos, dos anillos aromáticos. El grupo azo tiene 6 electrones "móviles" (deslocalizados) que a su vez están deslocalizados con los anillos aromáticos adyacentes. Todos los compuestos azoicos son coloreados pero no todos son útiles como colorantes.

2.1- Obtención de los colorantes azoicos

Para la preparación de colorantes azoicos se utiliza siempre una amina aromática que por reacción con ácido nitroso (preparado in situ desde NaNO2 y HCl) da lugar a un compuesto dinitrogenado llamado sal de diazonio. Esta reacción recibe el nombre de diazotación.

Las sales de diazonio aromáticas son compuestos estables que actúan como electrófilos débiles, y dan reacciones de Sustitución Electrófila Aromática frente a fenoles y arilaminas. El proceso, que transcurre en frío y con rapidez, recibe el nombre de copulación. La copulacion de fenoles se hace a pH ligeramente básico y la de aminas a pH ligeramente ácido. La sustitución se produce preferentemente en para salvo que esta posición esté ocupada.

La preparación de estos colorantes requiere, por tanto una amina aromática y otro compuesto aromático que se copule con el primero. Para este fin la industria utiliza una gran variedad de productos intermedios que, a su vez, se obtienen del petróleo. En la Figura se muestran varios ejemplos de productos comerciales. Para cada molécula se indica la amina de partida (A) que ha experimentado diazotación y el compuesto aromático que se copula. La nomenclatura CA (copulante-amina) hace referencia a un compuesto diazotable que experimenta una segunda copulación, y DA un compuesto con dos grupos diazotables.

Diazoación Es la obtención de diazocompuestos a partir de aminas aromáticas primarias. DIAZOTACIÓN

La reacción de diazotación fue puesta a punto por Peter Griess en 1860. Esta reacción tiene lugar entre una amina primaria aromática y NaNO2 en presencia de HCl o H2SO4, para formar una sal de diazonio. Estos compuestos son indispensables intermedios para la formación de pigmentos azo y son muy útiles para reemplazar un grupo amino por un grupo hidroxi, halógeno, etc..

La cantidad de NaNO2 es la estequimétrica, pero el HCl debe estar en exceso para prevenir la diazotación parcial y condensación. Si la diazotación ocurre satisfactoriamente, la amina debe encontrarse en disolución acuosa ácida. Una vez formada, la sal diazonio no se aisla y debe ser utilizada rápidamente en la etapa siguiente, puesto que las reacciones de diazotación generalmente son exotérmicas y las sales de diazonio se descomponen con facilidad si no se enfria el sistema y se las hace reaccionar en el tiempo establecido.

Para poder efectuar la diazotación generalmente es necesario mantener la temperatura de reacción normalmente entre 0 – 5ºC.

COPULACIÓN

Las sales de diazonio reaccionan con una gran cantidad de compuestos copulantes para formar derivados azo. Estos compuestos pueden ser clasificados de la siguiente manera:

1.- Compuestos cromáticos hidroxi.

2.- Aminas aromáticas.

3.- Sustancias reactivas que contengan grupos metileno.

4.- Fenol y éteres de naftol.

5.- Hidrocarburos.

Las reacciones de copulación generalmente se efectúan a temperatura ambiente o por debajo de ella, normalmente entre 10-20ºC. Una vez formado el azocompuesto se filtra y se lava el compuesto con agua, pudiéndose secar el producto en la estufa a temperaturas no superiores a 90º C para evitar la descomposición del pigmento.

f) Diferentes métodos de teñido de fibras textiles. Por agotamiento: En este proceso son las fuerzas de afinidad entre colorante y fibra lo que hace que el colorante pase del baño a la fibra hasta saturarla y quedar fijada en él. La maquinas para este proceso realizan una acciòn mecànica que actua sobre el material textil, el baño o sobre ambas a la vez. TINTURA EN TORNIQUETE: En la tintura con torniquete, el movimiento del textil a través del baño es el que crea la circulación del mismo, a base de removerlo suave pero constantemente. Si el colorante no posee buena migración, este sistema no será apropiado; y si el colorante es fácilmente oxidable, tampoco, porque el material tintado sale periódicamente al aire arrastrado por el grueso hilo, fuera del baño.Ni esta máquina ni este sistema sirven para clorantes tina . Por impregnación: De la fibra en colorante. Pero el material textil que se impregna través del baño. Para la lana, el rodillo devanador del torniquete es de forma circular, produciendo un movimiento suave, sin tirones, que evita el enfieltrado y estirado del hilo. Para el algodón suele ser elíptico, acentuando la formación de pliegues en la cuba; menos elíptico cuanto más ligero de peso es el textil