Katalog

BOYA S A N A Y İ İ Renkler nasıl oluşuyor? Boyaların kimyasal yapısı ile ışık arasındaki temel ilişki. Blucinin İndigo mavisinin özelliği. Doç. Dr. Zeki Tez, Dicle Üniversitesi FenEd. Fak. Kimya Bölümü, Diyarbakır Rengin temel kavramları Hıperkromik Batkromık R enk görme bır dızı fızıksel, kimyasal, fızyolojık ve psıkolojık surece dayanır insan, elektromagnetık spektrumun 400 ılâ 700 nm arasındaki dalgaboyu aralığını görebılır Işık gazlar, sıvılar ya da katılarca tumuyle soğurulabılır, kısmen soğurulabılır ya da hıç soğrulmaz Soğurulmayan kısım sıvı ya da katı yuzeyınden yansıyabılır ya da gazların, sıvıların ya da camsı katıların ıçınden boylu boyunca geçebılır Bır ışık kaynağından yayımlanan, yansıtılan ya da geçen ışık, ınsan gozundekı retınaya ulaşır Burada, dalgaboyu 400 ılâ 700 nm arasında uzanan ışık, bır fotokımyasal tepkımeyı başlatır ve bunun ardından, gorme pıgmentlerınde ışığa bağımlı bır dızı tepkıme cereyan eder Goz ıle beyın arasında ıletışım aktarımı yoluyla bu sureç, gorme algılaması olarak sonuçlanır Bu yazıda boyaların kimyasal yapısı ıle ışık soğurması arasındaki bağlılaşımlar ıncelenecektır Son 20 yılda kolorımetrı (renk olçumu), ınsan gozundekı gorunumlerı açısından renklerın nıtel betımlenmesı bağlamında dokuma, plastık, kâğıt vb nın boyama uygulamasında çok onem kazanmıştır Eğer gorunur bolgedekı enerjı dağılımı yeryuzundekı guneş ışığına karşılık gelen elektromagnetık ışınlar gorunen ışığın tumunu yansıtan bır katıya, ulaşırsa, o, ınsan gozune beyaz gorunur öte yandan, bır katı tum ışığı soğurursa, bız onu siyah renkte algılarız Eğer o, 400 ılâ 700 nm aralığı uzerınde ışığın belırlı bır kesrını soğurursa, o, grl görunur Beyaz, grı ve sıyah, akromatlk renkler dıye adlandırılır (Şekıl 1) Akromatık renkTuruncu MtneKşe Kırmızı ». U w tOO Dalgaboyu SOO i\ üy / \ Grı lere karşıt olarak kromatik renklere sahıp olan katılar, gorunur spektrumda bır ya da daha fazla band, yanı soğurma maksımumları ve mınımumları gosterırler Işığın soğurulmasından genelde boyar maddelerdekı oynak elektronların ( A ) sorumlu olduğu kabul edılmektedır Eğer bır soğurma bandı gorunur spektrumun kısa dalgaboyu bolgesınde (400430 nm) yerleşmışse, gelen ışığın bu kısmı soğurulacaktır Spektrumun gerı kalan kısmı yansıtılacak ve katı, göze sarı gorunecektır Benzerşekılde 430480 nm, 480550 nm, 550600 nm ve 600700 nm'dekı soğurma bandları, katıların goze sırasıyla turuncu, kırmızı, menekşe ve mavi gorunmesını sağlayacaktır Veşll gorunen katılar 400450 nm ve 580700 nm'dekı ıkı soğurma maksımumuyla karakterıze edılırler Nıtel bır denetım, yeşıl bır rengın, bır boyanın ıkı soğurma maksımumundan ya da bır mavı ıle bır sarı boyanın karışımından kaynaklanıp kaynaklanmadığı konusunda bır ıpucu vermez Belırlı bır renk tonu elde etmek ıçın farklı soğurma spektrumlu ıkı ya da daha fazla boyanın uygulanması, her zaman ıçın gereklı. rengin tek bır boya uygulanmasıyla elde edılmesınden daha az parlak tonuna yol açar Boyle bır bırleşım, çıkarmalı (:substraktif) karışım dıye adlandırılır Bunun uç durumunda, uygulanan tum boyaların toplamı olarak siyah elde edıldığınden, karışım, gorunur spektrumun tum kısımlarını "çıkarır" Benzer şekılde, bır sıvı ıçındekı renklı bıleşıklerın bır çozeltısının rengı, yansıtılandan çok, soğurulan ve geçırılen ışık cınsınden açıklanabıhr Farklı kaynaklardan ışığın ust uste bınmesı yukarıda açıklanan "çıkarma" surecı ıle zıtlaşabılır Bır dızı kaynaktan nelen ışık, onların katkılarının toplamı guneş ışığının gorunur spektrumunun bağıl şıddetlerıne uygun gelecek şekılde bırleşmışse, renksız ("beyaz") ışık duyusu elde edılır Böyle bır bır 600 700 fim Şekil 1 Renklı katıların ışık soğurmasının şematlk gosterımı akromatık renkler kromatık renkler Gorunen renk Soğurulan (Tamamlayıcı renk renk) Menekşe Sarı Mavı Turuncu Kırmızı Yeşıl Sarı Menekşe Turuncu Mavı leşme. renklerın eklemeli (:additif) karışımı dıye adlandırılır Insan gozuyle rengin algılanması ıçın yalnızca dalgaboyuna gore soğurma maksımumunun konumu onemlı değıldır, ayrıca bandın şeklı de onemlıdır Bır bandın genışlığı ne denlı kuçuk ve eğımı ne denlı dıkse, daha saf ve daha parlak bır renk tonu elde edılır Şekıl 2'de ıkı mavı ve bır yeşıl boyanın spektrumları gorulmektedır Doğal ve yapay boyaların tarıhı açısından ındıgo en önemlı boyadır Gunumuzde başlıca "blue jeans" olmak uzere pamuklu kaba kumaş boyamasında kullanılmaktadır Onun renk tonu oldukça sonuktur ve hafıfçe kırmızımsı mavıdır (lacıvert dıye de adlandırılabılır) Renk sonukluğu 580600 nm'dekı genış band (yarı genışlığı 100 nm) ve 400520 nm'dekı zayıf ıkıncı band yuzundendır Mıchler hıdrolu bır dıfenılmetın boyasıdır ve gorunur spektrumda daha dar tek bır band verır (X,,,ua x 647 nm, yarı genışlığı 50 nm) Onun rengı bu nedenle çok parlak bır mavıdır Uçuncu spektrum ıse bır trıfenılmetın boyası olan malahıt yeşılınınkıdır ve gorunur spekturumda ıkı bandla karaktenze edılır Indıgoya zıt olarak gorece dar bandlar verır (Xmu.. x 621 ve 427 nm yarı genışlıklerı 60 ve 40 nm) Yukarıda belırtıldığı gıbı boyle bır bırleşım, ınsan gozune yeşil gorunur Indıgoda ışığın soğurulması, onun ekstınksıyon katsayısı (e) otekı ıkı boyadan daha kuçuk olduğundan, otekılerden çok daha zayıftır (LambertBeer yasası) Ayrıca bandın eğımı, renk algılaması bakımından, onun soğurma maksımumunun konumundan çok daha onemlıdır Renklı bıleşıklerın sınaı uygulanması yalnızca onun soğurma bandının dalgaboyunun konumuna bağlı olmayıp ayrıca boya derışımının bır fonksıyonu olarak band şıddetıne de bağlıdır Soğurma şıddetı LambertBeer yasası ıle verılır log o/l = E=e d C Teknık boyalar ıçın e değerı 104den 10" L mol , ' c m , 1 değerının yukarısına dek uzanır Özellıkle yuksek molar ekstınksıyon katsayılı boyalar (orneğın trıarılmetın boyaları e > 100 000) (bır mol boya başına elde edılebılen renk gucu cınsınden) etkındırler ve bu nedenle de ekonomıktırler Tersıne, antrakınon boyalarının yuksek fıyatları yalnızca pahalı ara maddeler yuzunden değıl, ayrıca da onların gorece duşuk ekstınksıyon katsayılan yuzundendır Anyonık ve dısperse ankrakınon boyalarının e değerlerı 8 00018 000 arasındadır Kup boyaları ıse daha duşuk ekstınksıyon katsayısına sahıptır llgınçtır kı boyarmadde araştırmaları ancak son yıllarda, yapısal değışıklıkler yoluyla ekstınksıyon katsayısının arttırılması sorunu uzerıne sıstemlı olarak yoğunlaştırılmıştır Sınaı boyarmadde araştırmalarında genellıkle aynı temel yapıda ancak yalnızca bır ya pıtasının ya da başkaca kuçuk ayrıntıların konumunda değışıklık yapılarak sayısız renklı bıleşıkler uretılmektedır Bılımsel ve teknolojık açıdan boyle yapısal değışıklıklerın soğurma spektrumunu nasıl etkıledığını ıncelemek ılgınçtır Bandların konurnundakı ve şıddetındekı değışımler, nıtel olarak Şekıl 3 te gos terılmıştır Dalgaboyu Şekıl 3 Soğurma bandlarının ekstınksıyon dalgaboyu kaymaları ve değışımlennın ışaretleme seması Soğurma maksımumunun daha uzun ve daha kısa dalgaboylarına kayması, sırasıyla batkromik ve hipsokromik kayma dıye adlandırılır Ekstınksıyon katsayısının (soğurmanın) buyukluğundekı bır artma ve azalma ıse sırasıyla hiperkromlk ve hipokromik değışımler dıye adlandırılır r Renkler: Teknik ve sosyal yaşamda önemleri Dr. Mustafa Konya (x) Dalgaboyu (nm) 400430 430 480 480550 550600 600700 İÜ0 00 S00 630 70C V Şekıl 2 Uç boyanın, çozeltılenndekı soğurma spektrumları Indıgo (HCC1. ıçınde) Mıchler hıdrolu (suda) Malahıt yeşılı (suda) oya ve benzerı kaplama malzemelerı koruyucu ve/veya dekoratıf amaçlarla çeşıth yuzeylere çeşıtlı şekıllerde uygulanan ve uygulandığı yuzeyde ınce bır fılm bırakan kımyasalmaddelerdır Bu şekılde tanımı yapılan boyalar gerçekte nıtelıklerı bırbırınden çok farklı bırçok kimyasal maddenın bır karışımıdır Boyada bulunan kimyasal maddeler dort grupta toplanır 1) Bağlayıcı'lar: Polımer yapısında çeşıth kimyasal maddelerdır (alkıd polyester, selulozık, akrılık, vs , bağlayıcılar gıbı) Pıgment ve dolgu maddelerının ıçınde homojen olarak dağıtıldığı, boyanın fılm veren bıleşenıdır Boyanın kuruma, yapışma, sertlık, esneklık, fızıksel ve kimyasal dırenç gıbı onemlı ozellıklerı buyuk olçude baglayıcı tarafından belırlenır 2) Plgment'ler: Boyaya renk ve ortuculuk ozellıklerını sağlayan ve genellıkle bağlayı cılarda çozunmeyen katı maddelerdır (tıtandıoksıt, ftalosıyanın, demır oksıt, alumınyum tozu vs , gıbı) 3) Çözucu'ler: Boyanın uçucu kısmını oluşturan kimyasal maddelerdır (ksılen aseton, butıl asetat, vs , gıbı) Çözuculer boya uretımı sırasında akışkanlığı az olan veya katı halde bulunan baglayıcı akışkan hale getır mek ve bılahare uygulama sırasında boyayı ıstenılen uygulama akışkanlığma getırmek uzere kullamlır 4) Katkı Maddeleri: Bu grupta yer alan maddeler çok değışık ozelhklerde olan ve bo B Devamı Arka sayfada