Кіріспе
Төмен pH деңгейінде матаға жағылатын бояу
Қышқыл бояу – әдетте төмен pH ортасында матаға қолданылатын бояу түрі. Олар негізінен жүн маталарын бояу үшін қолданылады, мақта маталарына емес. Кейбір қышқыл бояулар тағамдық бояу ретінде пайдаланылады, ал кейбіреулері медициналық салада органеллаларды бояуға қолданылады. Қышқыл бояулар аниондық, суда еритін және негізінен қышқыл ваннадан қолданылады. Бұл бояулар SO3H және COOH сияқты қышқыл топтарға ие, және жүнге, жібекке және нейлонға талшықтың протонды –NH2 тобы мен бояудың қышқыл тобы арасында иондық байланыс пайда болғанда жағылады. Жалпы жууға төзімділігі нашар, бірақ жарыққа төзімділігі жақсы. Бояу мен талшық қарама-қарсы электрлік қасиеттерге ие болғандықтан, осы талшықтардағы қышқыл бояудың сіңу жылдамдығы мен қабылдануы жоғары; бояу сіңуін баяулату және біркелкі түс алу үшін жоғары концентрациялы электролит қосылады. Қышқыл талшықта катион түзетін алғашқы шартты жасайды, ал температура қышқылдың теріс бөлігін анионды бояу молекулаларымен алмастыруға көмектеседі.
Сипаттама
Қышқыл бояулар беріктік талаптарына, көшіру қабілетіне және бояудың pH деңгейіне сәйкес әдетте үш топқа бөлінеді. Қышқыл бояулар сутекті байланыс, Ван-дер-Ваальс күштері және иондық байланыс арқылы талшықтарға бекітіледі. Кейбір қышқыл бояулар суда қолданылса, көптегендері қышқыл бояу ванналарында бояуды белсендіруді қалайды. Брёнстед-Лоури қышқыл-негіз теориясына сәйкес, қышқыл – протонды беруге қабілетті молекула немесе ион, және бұл қышқылдың диссоциация тұрақтысымен анықталады. Көптеген қышқылдармен салыстырғанда судың pKa мәні жоғарырақ, яғни ол H+ ионын бөліп шығаруға қиындық тудырады. Осыған байланысты, егер судың орнына қышқыл қолданылса, сутегі ионы (H+) анилин бояу анионымен реакцияға түсу үшін оңайрақ диссоциацияланады, бұл бояудың еруіне жағдай жасайды. Жануарлық протеин талшықтары және синтетикалық нейлон талшықтарында аниондық бояумен байланысатын көптеген катиондық орындар бар. Бұл байланыстың беріктігі (тұрақтылығы) осы иондық өзара әрекеттесудің күшіне байланысты.
Азық-түлік өнеркәсібі
Қышқыл бояулар тағамдық түс ретінде де қолданылуы мүмкін, бұл кейбір тағамдардың көрінісін жақсартуға және осы арқылы тұтынушылар үшін тартымдырақ етуге көмектеседі. Эритрозин, тартразин, күн бату сарысы және аллура қызылы сияқты мысалдар бар, олардың көпшілігі азо бояулары болып табылады. Бұл бояуларды глазурьде, печеньеде, нанда, дәмдеуіштерде немесе сусындарда қолдануға болады. Денсаулыққа зиян келтірмеу үшін, бояуды тағамдық деп тану алдында оның қолданылуына рұқсат берілуі керек. Рұқсат етілмеген бояуларды анықтау үшін қолданылатын бірнеше ажырату әдістеріне қатты фазалық экстракция, артық қысыммен жұқа қабатты хроматография және кері фазалық пластиналарды қолдану жатады.
Құрылыстар
Қышқыл бояулардың химиясы күрделі және әртүрлі. Көптеген қышқыл бояулар негізгі құрылымы бойынша келесілерге байланысты:
Антрахинон түрі: Көптеген қышқыл бояулар антрахинонға ұқсас құрылымдарды түзейтін химиялық аралық заттардан синтезделеді. Көптеген көк бояулардың негізгі пішіні осы құрылымға ие. Бұл құрылым қышқыл бояулардың тегістеу класында басым. Азо бояғыштар: Азо бояғыштардың құрылымында азо тобы (R N=N−R) бар. Көптеген азо бояғыштары қышқыл бояулар емес, бірақ көптеген қышқыл бояулар азо бояғыштары болып табылады. Азо түріндегі көптеген қышқыл бояулар қызыл түсті. Триарилметан бояғыштары: Олар ұнтақтау класындағы бояулардың арасында басым. Трифенилметанға байланысты көптеген сары және жасыл бояулар талшықтарға қолданылады.
Қышқыл бояулардың кластары
Қышқыл бояуларды олардың бояу сипаттамаларына сәйкес жіктеуге болады. Бұған олардың ылғалға төзімділігі, миграциялау қабілеті және бояу ортасының pH деңгейі жатады:
Металл кешенді қышқыл бояулар: Бұл бояулар қышқыл бояу молекулалары мен металл ионының (әдетте хром немесе кобальт) қосылысынан тұрады. Металл кешенді қышқыл бояулардың молекулалық салмағы жоғары болғандықтан, олардың қозғалмалылығы төмен және ылғалға төзімділігі жоғары. Осы себепті, олар көбінесе нейлон және синтетикалық полиамид талшықтарын бояу үшін қолданылады. Металл кешенді қышқыл бояулар экономикалық жағынан тиімді. Дегенмен, олар салыстырмалы түрде аспапты түстер береді. Металл кешенді қышқыл бояулар бояу сұйығында pH деңгейінің кең ауқымын қабылдай алады (pH 2-7).