Юрий Кукушкин - Химия вокруг нас

AgI + NaCl = Na[AgICl]

в результате которой иодид серебра растворялся и удалялся с поверхности пластинки. В 1839 г. для закрепления изображения стал применяться раствор тиосульфата натрия Na 2S 2O 3. Он гораздо с большей скоростью удалял с поверхности иодид серебра. В этом случае реакция протекала в соответствии с уравнением

AgI + 2Na 2S 2O 3 = Na 3[Ag(S 2O 3) 2] + NaI

Тиосульфат натрия в качестве закрепителя (фиксажа) используют и в настоящее время.

Таким образом, в фотографии имеются следующие стадии: экспонирование фотоматериала на свету и появление скрытого (первичного) изображения, проявление скрытого изображения, т.е. его усиление до видимого, и, наконец, закрепление (фиксаж) изображения.

Применение в фотографическом процессе солей серебра, нанесенных на бумагу, связано с именем англичанина Талбота. Он осуществлял это пропиткой листа бумаги раствором AgNO 3с последующим погружением его в раствор NaCl. В результате на бумаге протекала обменная реакция

AgNO 3 + NaCl = AgCl + NaNO 3

Талбот использовал такой лист в камере обскура, но фотографии получались худшего качества, чем на пластинке серебра, обработанной парами иода. Однако важно то, что с именем Талбота связано изобретение негативно-позитивного процесса в фотографии. Он начал изготавливать копии фотографий, приводя в контакт первоначальный отпечаток (негатив) с другим таким же листом бумаги с последующим облучением светом, проявлением и закреплением изображения. Качество позитивных изображений было очень низким, так как лист бумаги малопрозрачен и на позитиве пропечатывалась структура бумаги-подложки. Совершенно естественным было стремление заменить непрозрачную бумагу прозрачным материалом. Это удалось сделать французу Ньепсу. В 1847 г. он применил стекло, на которое наносился слой альбумина, включающий светочувствительное вещество (соль серебра). Для изготовления фоточувствительного материала готовили раствор KI в яичном белке (сбиванием и отстаиванием), которым поливали стеклянные пластинки и слой высушивали. Перед экспонированием пластинку погружали в раствор нитрата серебра NaNO 3, затем вновь высушивали. Негативы, получаемые на таких пластинках, были довольно высокого качества и хорошо передавали детали оригинала при изготовлении позитивов.

Несколько позднее англичанин Скотт-Арчер разработал способ изготовления коллоидных фотоматериалов, в котором на стеклянную пластинку наносили слой эмульсии из коллоксилина (эфира целлюлозы) и азотной кислоты примерного состава [C 6H 7O 2(ONO 2) 3] n в смеси со спиртом, в которую вводились растворимые в спирте бромид и иодид натрия. После частичного испарения растворителя пластинка также помещалась в раствор AgNO 3и в результате в слое эмульсии образовывался однородный слой, содержащий смесь мелкодисперсных светочувствительных кристаллов бромида и иодида серебра.

Важный этап в производстве современных фотографических материалов связан с именем англичанина Медокса, который в качестве носителя галогенидов серебра использовал (1871) желатину — продукт, извлекаемый из белков, составляющих основу соединительных тканей животных (сухожилия, хрящи, кости). Значительно позднее было установлено, что желатина не только среда, но и вносит вклад в характеристики фотоматериалов.

Таким образом, благодаря многочисленным исследованиям, проведенным в различных лабораториях, к 80-м годам XIX столетия сформировался негативно-позитивный фотографический процесс. Для негативов использовались стеклянные фотопластинки, а для получения позитивов — фотобумага. В настоящее время вместо стеклянной подложки в основном используют полимерные пленки (триацетат-целлюлозные или полиэфирные). Строение современной типичной галогенсеребряной пленки довольно сложное. Оно показано на рис. 5.

Рис. 5. Схема строения современной галогенсеребряной пленки

1 — защитный слой; 2 — второй слой эмульсии; 3 — первый слой эмульсии; 4 — подслой; 5 — основа; 6 — противоореольный слой

Кроме галогенидов серебра в состав фотоэмульсий входят различные добавки (сенсибилизаторы, стабилизаторы, дубители, пластификаторы, противоореольные красители, антистатические вещества). В частности, сенсибилизаторы повышают чувствительность фотоматериалов в различных зонах спектра. Помимо подложки и эмульсионных слоев фотопленки могут содержать различные вспомогательные слои: адгезионный, противоореольный, противоскручивающий, защитный, антистатический.

В данной книге нет возможности углубляться в детали строения фотографических пленок. Интересующихся этим вопросом можно рекомендовать обратиться к специальной литературе.

Следует также отметить, что наряду с совершенствованием фотоматериалов происходило совершенствование фотокамер. Первый фотографический аппарат был создан изобретателем фотокопировального процесса — Ньепсом. Именно он снабдил камеру-обскуру объективом.

Современные представления о химической сущности стадий получения фотоизображения.Первой стадией фотографического процесса является экспонирование фотоматериала светом и появление скрытого изображения. Механизм образования последнего учеными не выяснен окончательно. Существуют различные теории и взгляды. Однако у специалистов нет сомнения, что оно создается атомами металлического серебра, которые так или иначе образуются вследствие фотохимической реакции, например

AgBr → Ag + Br

Обратному протеканию реакции, т.е. окислению атомов серебра атомами брома, в фотоэмульсии препятствует желатина. Многие ученые считают, что первой стадией фотолиза является отрыв электрона от галогенидного иона с образованием атома галогена: Br – — e – → Br. Электрон перемещается по микрокристаллу и попадает в потенциальную энергетическую яму («ловушку»). Наличие в яме одного или нескольких электронов придает ей отрицательный заряд. В соответствии с законом Кулона эти электроны притягивают к себе положительно заряженные ионы серебра и восстанавливают их. В результате вокруг ямы образуются группы атомов серебра в соответствии с уравнением

n Ag + + ne –→ n Ag

Устойчивую группу атомов серебра, образующуюся под действием света, в микрокристалле галогенида серебра называют центром скрытого изображения. Скрытое изображение невидимо не только невооруженным глазом, но и на оптическом микроскопе. Размер центров скрытого изображения оценивается в 10 –7...10 –8 см, т.е. он лежит за пределами возможностей оптического разрешения приборов.

Сущность проявления (визуализации) скрытого изображения сводится к химическому восстановлению галогенидов серебра на освещенных участках фотоматериала