Александр Артеменко - Удивительный мир органической химии

Природные красители не могли удовлетворять запросы текстильной промышленности, которая стала интенсивно развиваться в начале XIX в. Причина состояла в том, что красителей было очень мало, а стоимость их была слишком высокой. Поэтому химики делали все возможное, чтобы получать красители синтетическим путем. Они мечтали о таких красителях, которые могли бы спорить с природными и даже превосходить их по расцветке и качеству. Но это была трудная задача.

Вначале в химических лабораториях начали делать попытки получать такие красители, которые давала природа. Наиболее известными из них были индиго и ализарин. Индиго был самым известным красителем XIX в. Его называли «королем красителей» не только за его благородный темно-синий цвет, но и за его почтенный возраст. Ленты, окрашенные индиго, находили на египетских мумиях, погребенных более 4 тыс. лет назад!

В Европе индиго был известен еще в IX в. Его добывали из индигоносного растения — вайды. Стоимость индиго была баснословной. В 1866 г. исследованием строения индиго занялся А. Байер. Восемнадцать лет он трудился над установлением строения этого красителя. Наконец-то победа! В 1883 г. индиго был получен синтетическим путем. Вот его формула.

Кстати, оказалось, что красный пурпур (его называют античным пурпуром) является близким «родственником» индиго. Это — индиго с двумя атомами брома.

Пурпур — краситель, которым красили одежды королей и кардиналов. Этот краситель ценился на вес золота.

Однако лабораторный синтез индиго, который осуществил А. Байер, не мог быть внедрен в промышленность из-за высокой стоимости исходных продуктов. Только в 1897 г. немецкому ученому Карлу Хейману удалось получить индиго на основе анилина.

Анилин стал также исходным продуктом для получения первого синтетического красителя — анилинового пурпура , который назвали мовеином (он по цвету напоминал цветок красной мальвы). Это осуществил английский химик Уильям Генри Перкин (младший) (1838-1907). В 1856 г. он окислил анилин бихроматом калия и получил черный продукт, из которого выделил (правда, с небольшим выходом) пурпурнокрасный краситель. Его очень ценили за яркость окраски. Как и красный пурпур, мовеин был дорогим красителем.

Анилин стал «модным» веществом. Химики начали изучать его производные с целью получения красителей. Особенно много сделал в этом отношении А. Гофман. В 1856 г. он получил краситель «анилиновый красный», Этот же краситель получил через три года французский химик Эмануэль Верген и назвал его фуксином (из-за красного цвета растения фуксии.

В последующие десятилетия химики открыли ряд других красителей — производных анилина (« метиловый фиолетовый», «малахитовый зеленый», «анилиновый голубой» и др.). Таким образом, анилин и красители стали единым понятием.

Другой растительный краситель ярко-красного цвета — ализарин — добывали из корня марены. Это растение уже в далекой древности было известно в странах Малой Азии и на Кипре. Ализарин использовали египтяне, греки, индусы и римляне. В средние века марену завезли в Европу, и она хорошо прижилась. Самым значительным производителем маренового красителя славился юг Франции. Однако, как мы уже знаем, немецким химикам К. Гребе и К. Либерману удалось осуществить синтез этого красителя.

Таким образом, красный цвет — цвет королей и революций, цвет войн и Красного Креста, цвет праздников — оказался в руках химиков. Синтетический ализарин был намного дешевле природного. Поэтому вскоре выращивание марены было прекращено. Это вызвало крупные волнения среди землевладельцев, которые были связаны с производством этого растения.

Так началась история получения синтетических органических красителей. Правда, не все красители, полученные когда-то синтетическим путем, имеют сейчас такое же значение, как в те далекие времена. Например, важнейший краситель прошлого — индиго — в настоящее время используется мало. Его окраска непрочна при стирке. Однако недавно спрос на этот краситель неожиданно возрос. Это связано с окраской джинсовой ткани. Окрашенный материал при стирке быстро теряет свою первоначальную окраску и приобретает блеклый, но... «модный» вид! Другой краситель — ализарин — в настоящее время также имеет ограниченное применение. Однако широко используют его многочисленные производные.

Сегодня химики-органики располагают тысячами синтетических красителей. Они не только не уступают природным, но и во много раз превосходят их. Если раньше создавали красители только для окраски натуральных тканей, то сейчас получены красители для многих видов синтетических волокон, пластмасс, резинотехнических изделий, кожи, меха, бумаги, древесины и др. Красители используют в полиграфической и лакокрасочной, фармацевтической и пищевой промышленности. Без них не обходятся фото- и кинопромышленность и даже косметика.

Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо познакомиться с такими понятиями, как «свет» и «цвет», а также с тем, как эти понятия связаны между собой.

Обычный солнечный свет — это поток электромагнитных волн. Как и любая волна (например, волны на воде, возникшие на гладкой и спокойной поверхности озера от брошенного камня), электромагнитная волна также характеризуется длиной. Длина волны — это расстояние между соседними «гребнями» (максимумами) или «впадинами» (минимумами). Длину волны света измеряют в нанометрах (нм). 1 нм = 10 -9м.

Солнечный свет, который мы воспринимаем как бесцветный, является смесью потоков различных длин волн. В этом можно убедиться, если пропустить свет через призму. Тогда мы увидим картину разделения света на отдельные потоки, которые на экране будут окрашены в различные цвета (красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый). Это напоминает нам радугу. Конечно, между основными цветами существует много переходных тонов. Но эти семь цветов — главные. Таким образом, волны разной длины воспринимаются глазом как свет разных цветов. Если эти цвета сложить вместе (наложить один на другой), то снова получится белый цвет. Теперь проделаем такой опыт: из белого цвета вычтем, например, красные лучи. В результате такого вычитания оставшиеся лучи света будут восприниматься нами как голубовато-зеленый цвет. Можно поступить и наоборот: если из белого цвета вычесть голубовато-зеленый цвет, то мы увидим красный. Между поглощением света и видимой окраской (цветом) существует такая зависимость: