Анализ красителей

Анализ красителейАНАЛИЗ КРАСИТЕЛЕЙ м. б. качественный или количественный; красители могут подвергаться исследованию в субстанции (в порошке, растворе, пасте) или в виде готовых выкрасок на животных и растительных волокнистых материалах.

I. Качественный анализ красителей. 1. Качественный анализ в субстанции заключается в определении однородности, примесей, а также и в колористическом, химическом, спектроскопическом и капиллярно-химическом исследовании красителей.

а) Для определения однородности красителей берут небольшое количество порошка красителя на кончик ножа и сдувают на смоченную водой фильтровальную бумагу или же на смоченную серной кислотой фарфоровую чашку: в случае смеси красителей образуются разноокрашенные растеки. Этот метод непригоден, если красители были смешаны в растворе, а затем выпарены; в этом случае применяют капиллярный метод Гопельсредера (F. Goppelsroeder), заключающийся в том, что в разбавленный раствор испытуемого красителя погружают подвешенные полоски фильтровальной бумаги на глубину в 5—10 мм; тогда в случае смеси красителей, вследствие разных капиллярных свойств их, они поднимаются на разную высоту, образуя разноокрашенные зоны.

б) При установлении красителей на «тип» определенной концентрации к нему прибавляют (с целью разбавления) Na24, NaCl, декстрин и др. Декстрин узнается при растворении красителей по запаху или же под микроскопом. Na24 и NaCl м. б. определены из разбавленного раствора красителей осаждением ВаСl2 и AgNO3 (при условии, если сам краситель с ними не дает осадка). Можно также краситель растворить в каком-либо растворителе (спирте, анилине, пиридине и др.), а нерастворимую часть, состоящую из декстрина, Na24, NaCl и др., исследовать отдельно.

в) Колористический анализ имеет целью определить сильные свойства испытуемого красителя, производя ряд выкрасок и испытаний. Предварительно краситель растворяют в воде; по отношению к последней красители разделяются на растворимые (основные, кислотные, хромировочные, субстантивные) и нерастворимые (сернистые, кубовые, протравные, спиртовые лаковые). Сернистые красители легко обнаруживаются по растворимости их в Na2S и окрашиванию хлопка в присутствии NaCl. Характерным для них является также выделение H2S от действия НСl или смеси SnCl2 и НСl. Протравные красители растворяются в 5%-ном NaOH. Кубовые красители образуют растворимый «куб» в присутствии Na2S2O4 и NaOH и окрашивают хлопок. Спиртовые лаковые красители в большинстве нерастворимы в разбавленных щелочах и кислотах, зато растворимы в 70 %-ном спирте. Для распознавания растворимых в воде красителей Гансвинд (Ganswindt) предлагает производить испытуемым красителем 5 выкрасок: 1) по хромированной шерсти, 2) по непротравленной шерсти в кислой ванне, 3) по непротравленной шерсти в нейтральной ванне, 4) по хлопку в нейтральной ванне в присутствии 30—50% NaCl и 5) по таннированному хлопку. В зависимости от результатов окрашивания можно довольно точно установить, к какому классу по технической классификации принадлежит испытуемый краситель.

г) Химический анализ красителей дополняет колористический и заключается в определении состава красителя. Здесь м. б. применены обычные методы органического анализа. Однако более важным в техническом отношении является выяснение класса, к которому принадлежит испытуемый краситель; для этой цели пользуются его отношением к различным химическим реагентам (воде, таннину, восстановителям, окислителям и др.). Большим распространением пользуется химический метод анализа, предложенный Вейнгертнером (Weingartner) и Грином (Green). Они также классифицируют красители на растворимые и нерастворимые в воде; первые отличаются друг от друга различным отношением к раствору таннина (основные дают осадок, а кислотные, хромировочные, субстантивные осадка не дают); вторые - прежде всего исследуют на присутствие сернистых красителей (растворимость в Na2S, отделение H2S от SnCl2+HCl). При отсутствии их испытуемый краситель обрабатывают 5%-ным NaOH; при этом протравные растворяются, а кубовые и спиртовые лаковые не растворяются. Их отличают друг от друга тем, что спиртовые лаковые растворяются в 70%-ном спирте, а кубовые не растворяются. Дальнейшее испытание красителей по этому методу заключается в восстановлении раствора испытуемого красителя цинковой пылью в присутствии уксусной кислоты (или НСl) либо NH3 (или NaOH). Восстановленный раствор выливают на фильтровальную бумагу, причем: 1) у гидразиновых, азо-, нитро- и нитрозокрасителей после наступившего обесцвечивания раствора не происходит возвращения первоначального его цвета; 2) у азиновых, оксазиновых, тиазиновых, акридиновых и стильбеновых цвет обесцвеченного раствора на воздухе восстанавливается; 3) у трифенилметановых, эозинов и родаминов первоначальный цвет появляется лишь после окисления 1 %-ным СгО3; 4) у ализариновых, сернистых, кубовых цвет изменяется, но не обесцвечивается, и на воздухе восстанавливается; 5) у хинолиновых и тиазоловых раствор не восстанавливается. Выяснив т. о. класс и группу красителя, производят им количественную выкраску и сравнивают ее с готовыми выкрасками, имеющимися в таблицах A. Lehne или же в проспектах красочных фабрик. Заключение об идентичности красителей подкрепляют производством сравнительных реакций испытуемого и предполагаемого красителя из коллекции, пользуясь указаниями таблиц Шульца-Юлиуса и Соlour-Index Rowe. Однако идентифицирование красителей является трудным в виду очень большого их числа (~ 2000); в большинстве случаев этого и не требуется, а ограничиваются лишь установлением принадлежности красителя к определенной группе и выяснением его красильных свойств.

д) Спектроскопический анализ заключается в определении красителя на основании спектров поглощения его растворов, при помощи методов, разработанных Форманеком (Formanek) и Гранмуженом (Grandmougin): через раствор испытуемого красителя в воде, этиловом, амиловом спиртах и др. пропускают луч белого света, исследуют его в спектроскопе и определяют спектры поглощения, которые являются весьма характерными для каждого красителя. Форманек составил таблицы, указав максимумы и минимумы в спектрах поглощения для многих красителей. Сравнивая спектры поглощения испытуемого красителя с данными таблиц, можно найти краситель, соответствующий испытуемому. Метод этот непригоден для желтых, коричневых и черных красителей.

2. Качественный анализ красителей на волокнах растительного и животного происхождения представляет еще большие трудности, чем в субстанции; объясняется это тем, что большинство окрасок получается из смесей красителей. Идентификация красителей возможна здесь лишь в редких случаях; чаще удовлетворяются установлением технического класса и химической группы красителя.

а) А. Грин для анализа пользуется групповыми реагентами (растворами NH3, NaOH, NaOH + NaCl, уксусной, муравьиной кислот, НСl, персульфата, спирта, гидросульфита, таннина и др.). Красители сгруппированы им в таблицы по цветам. При помощи этих реактивов, а также на основании анализа золы можно установить принадлежность красителей к определенному классу по технической классификации, а изучая реакции их восстановления и последующего окисления, можно определить химическую группу и т. о. более точно охарактеризовать их.

б) Ценкер (Zanker) предлагает производить анализ следующим образом: испытуемый образец окрашенного волокнистого материала переплетают в косичку с белой шерстяной и бумажной пряжей и затем кипятят в течение 1 ч. в растворе 5 г мыла и 3 г кальцинированной соды в 1 л. При этом непрочные к этой обработке красители (основные, субстантивные, кислотные) сбегают с волокна и окрашивают белый хлопок (субстантивные, кислотные) и белую шерсть (основные, кислотные), а прочные красители (протравные, сернистые, кубовые, ледяные, черный анилин, минеральные) не сбегают с волокна. Дальнейшее различие их основано на ряде реакций с парафином, гидросульфитом, а также на анализе золы, на сублимировании и т. д. Этот упрощенный метод позволяет довольно точно установить характер красителя (по технической классификации).

I. Количественный анализ красителей. 1. Количественный анализ в субстанции.

а) Наибольшее значение имеет метод сравнительных выкрасок, заключающийся в том, что испытуемый краситель сравнивают с концентрацией «типового» красителя, т. е. такого, в котором содержание чистого красителя является вполне определенным. Для производства этого анализа растворяют 1 г красителя в 1 л и производят сравнительные выкраски (0,5—3% по весу волокнистого материала) как испытуемым, так и «типовым» красителем в совершенно одинаковых условиях. При этом нужно иметь в виду, что наш глаз лучше различает разницу в малых концентрациях, чем в больших; кроме того при больших концентрациях в ванне может остаться некоторое количество красителя, так что необходимо произвести дополнительную выкраску со свежим волокнистым материалом в остаточной ванне, чтобы быть уверенным в идентичности условий крашения испытуемым и «типовым» красителем. Концентрацию испытуемого красителя на основании результатов выкрасок выражают в % от концентрации «типового» красителя.

б) Колориметрический анализ красителей осуществляют следующим образом: концентрацию испытуемого красителя сравнивают с концентрацией «типового» красителя в колориметре по интенсивности окрасок растворов (обыкновенно берут для испытания 100 см3 раствора, содержащего 2—5 мг красителя в 1 л); в случае разной интенсивности окрасок отливают часть более концентрированного раствора до тех пор, пока интенсивность не станет одинаковой; в таком случае концентрации красителей будут обратно пропорциональны высотам столбов растворов в колориметре. Наиболее часто применяют колориметры Коллардо, Милльса, Дюбоска, Вольфа, Мюллера и др. Колориметрический метод не всегда дает надежные результаты, вследствие того, что имеющиеся в красителе примеси затрудняют испытание и могут быть причиной ошибок. Во всяком случае этот метод следует рассматривать как ориентировочный.

в) Спектрофотометрический метод определения красителей на волокнах позволяет установить идентичность красителей на двух различных образцах волокнистого материала. Он основан на сравнении спектров поглощения света, проходящего или отраженного от каждого из сравниваемых образцов. Методика определений разработана А. Е. Порай-Кошицем, Ю. И. Аушканом, Н. Е. Успенским и Г. П. Воронковым, но систематических таблиц, пригодных для практического пользования, еще не имеется.

г) Химический метод количественного анализа красителей заключается по Кнехту в титровании красителя TiCl3, а по Гранмужену - в титровании Na2S2О4. Для азокрасителей реакция восстановления идет по уравнению:

RN·NR' + 2Na2S2О4 + 4H2О = RNH2 + R'NH2 + 4NaHSО3.

Титрование производят, во избежание окисления, в атмосфере индифферентного газа (светильного, азота, СО2). Методы эти применимы не для всех красителей.

2. Количественный анализ красителей на волокне возможен лишь для некоторых красителей: Кнехт применяет TiCl3, избыток которого оттитровывает железными квасцами. В. Зигмунд, Гранмужен и Гавас заменяют TiCl3 гидросульфитом, увеличивая стойкость последнего прибавлением ацетона и NH3. Изменение оттенка при титровании азокрасителей довольно отчетливое, у трифенилметановых - неотчетливое.

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 1 - 1927 г.