Галогениды серебра в фотографии и фотобумаге.

Введение

Серебряные соли, используемые в фотопленке и традиционной фотобумаге.

Галогенид серебра (или серебряная соль) – одно из химических соединений, которое может образовываться между элементом серебром (Ag) и одним из галогенов. В частности, бром (Br), хлор (Cl), йод (I) и фтор (F) могут вступать в соединение с серебром, образуя соответственно бромид серебра (AgBr), хлорид серебра (AgCl), йодид серебра (AgI) и четыре формы фторида серебра. Все они вместе часто называются галогенидами серебра и обозначаются псевдохимической формулой AgX. Хотя большинство галогенидов серебра содержат атомы серебра со степенью окисления +1 (Ag+), существуют галогениды серебра, в которых атомы серебра имеют степень окисления +2 (Ag2+), среди которых стабильным является только фторид серебра(II). Галогениды серебра – светочувствительные химические вещества, широко используемые в фотопленке и фотобумаге.

Чувствительность к свету

Галиды серебра используются в фотопленках и фотобумаге, включая графические художественные пленки и бумаги, где кристаллы галидов серебра в желатине наносятся на основу пленки, стеклянную или бумажную подложку. Желатин является важнейшей частью эмульсии, выступая в роли защитного коллоида с необходимыми физическими и химическими свойствами. Желатин может также содержать следовые элементы (например, серу), повышающие светочувствительность эмульсии, хотя в современной практике обычно используется желатин без таких компонентов. При воздействии света на кристалл галогенида серебра чувствительное пятно на его поверхности превращается в частицу металлического серебра (это и составляет невидимое или скрытое изображение). Если эта частица серебра содержит примерно четыре или более атомов, она становится проявляемой, то есть способной к проявлению, в результате которого весь кристалл превращается в металлическое серебро. Участки эмульсии, получающие большее количество света (например, отраженного от объекта съемки), проявляются в большей степени и, следовательно, обеспечивают более высокую оптическую плотность. Бромид серебра и хлорид серебра могут использоваться по отдельности или в комбинации, в зависимости от требуемой чувствительности и тональных характеристик продукта. Йодид серебра всегда используется в сочетании с бромидом или хлоридом серебра, за исключением некоторых исторических процессов, таких как коллодионный влажный процесс и дагерротипия, где йодид иногда применяется самостоятельно (обычно считается необходимым для проявления дагерротипа методом Беккереля, при котором экспонирование сильным красным светом, воздействующим только на кристаллы с пятнами скрытого изображения, заменяет экспонирование парами ртути). Фторид серебра в фотографии не применяется. При поглощении кристаллом AgX фотонов электроны переходят в зону проводимости (делокализованная электронная орбиталь с более высокой энергией, чем валентная зона), которая может быть притянута чувствительным пятном – мелкой электронной ловушкой, представляющей собой кристаллический дефект или скопление сульфида серебра, золота, других следовых элементов (допантов) или их комбинацию, а затем объединяется с ионом серебра, находящимся в междоузлии, для образования частицы металлического серебра. Галиды серебра также используются для того, чтобы корректирующие линзы темнели под воздействием ультрафиолетового света (см. фотохромизм).

Silver halides are used in photographic film and photographic paper, including graphic art film and paper, where silver halide crystals in gelatin are coated on to a film base, glass or paper substrate. The gelatin is a vital part of the emulsion as the protective colloid of appropriate physical and chemical properties. The gelatin may also contain trace elements (such as sulfur) which increase the light sensitivity of the emulsion, although modern practice uses gelatin without such components. When a silver halide crystal is exposed to light, a sensitivity speck on the surface of the crystal is turned into a speck of metallic silver (these comprise the invisible or latent image). If the speck of silver contains approximately four or more atoms, it is rendered developable meaning that it can undergo development which turns the entire crystal into metallic silver. Areas of the emulsion receiving larger amounts of light (reflected from a subject being photographed, for example) undergo the greatest development and therefore results in the highest optical density. Silver bromide and silver chloride may be used separately or combined, depending on the sensitivity and tonal qualities desired in the product. Silver iodide is always combined with silver bromide or silver chloride, except in the case of some historical processes such as the collodion wet plate and daguerreotype, in which the iodide is sometimes used alone (generally regarded as necessary if a daguerreotype is to be developed by the Becquerel method, in which exposure to strong red light, which affects only the crystals bearing latent image specks, is substituted for exposure to mercury fumes). Silver fluoride is not used in photography. When absorbed by an AgX crystal, photons cause electrons to be promoted to a conduction band (de localized electron orbital with higher energy than a valence band) which can be attracted by a sensitivity speck, which is a shallow electron trap, which may be a crystalline defect or a cluster of silver sulfide, gold, other trace elements (dopant), or combination thereof, and then combined with an interstitial silver ion to form a silver metal speck. Silver halides are also used to make corrective lenses darken when exposed to ultraviolet light (see photochromism).

Химия

Галиды серебра, за исключением фторида серебра, очень малорастворимы в воде. Нитрат серебра может использоваться для осаждения галогенидов; это свойство полезно при количественном анализе галогенидов. 689 703 Три основных соединения галогенидов серебра имеют характерные цвета, которые можно использовать для быстрой идентификации ионов галогенидов в растворе. Хлорид серебра образует белый осадок, бромид серебра – осадок кремового цвета, а йодид серебра – осадок жёлтого цвета. Некоторые соединения могут значительно увеличивать или уменьшать растворимость AgX. Примеры соединений, увеличивающих растворимость, включают: цианид, тиоцианат, тиосульфат, тиомочевину, амины, аммиак, сульфит, тиоэфир, краун-эфир. Примеры соединений, уменьшающих растворимость, – многие органические тиолы и азотсодержащие соединения, не содержащие растворяющих групп, кроме меркаптогруппы или атома азота, такие как меркаптооксазолы, меркаптотетразолы, особенно 1-фенил-5-меркаптотетразол, бензимидазолы, особенно 2-меркаптобензимидазол, бензотриазол, а также эти соединения, дополнительно замещенные гидрофобными группами. Соединения, такие как тиоцианат и тиосульфат, повышают растворимость при достаточно высокой концентрации за счет образования высокорастворимых комплексных ионов, но значительно снижают растворимость при очень низкой концентрации из-за образования малорастворимых комплексных ионов.

Архивное использование

Галогенид серебра может использоваться для нанесения тонких деталей из металлического серебра на поверхности, такие как фотопленка. Благодаря химической стабильности металлического серебра, эта пленка может применяться для долгосрочного хранения информации. Например, в Арктическом мировом архиве для хранения данных, представляющих историческую и культурную ценность, используется пленка, проявленная с использованием галогенидов серебра, такая как моментальный снимок исходного кода всех активных репозиториев GitHub на 2020 год.