CC BY
28
УДК 771.72
DOI: 10.24412/2071-6168-2021-9-592-595
МЕТОЛ И ГИДРОХИНОН В ХИМИЧЕСКОМ ПРОЯВЛЕНИИ ИЗОБРАЖЕНИЙ
О.В. Демьянов
В статье рассматриваются процессы химического проявления изображений с использованием метола и гидрохинона. Проводится анализ их проявляющей способности в зависимости от щелочности раствора. Подробно рассматриваются протекающие химические реакции. Оценивается влияние сульфита натрия на процесс проявления с использованием гидрохинона.
Ключевые слова: проявление, щелочность, метол, гидрохинон, сульфит натрия, реакция.
Визуализация скрытого изображения происходит за счет фотографического проявления. Преимущественно используется химическое проявление изображения, хотя само разделение типов проявления на физическое и химическое очень условно, так как в каждом из них протекают и физические и химические процессы.
Составы проявителей различаются между собой, но если рассматривать общую картину, то в составе проявителя должны быть следующие компоненты:
1. Проявляющее вещество - химический восстановитель, за счет которого скрытое изображение превращается в видимое при восстановлении. Как правило, эту роль выполняет метол (С7Н10ИО)2БОА, гидрохинонС6Н4 (ОН) , амидол С6Н3(ИН2)2ОН • 2НС1, парааминофе-
нол Н2ИС6Н4ОН, глицерин С3Н5(ОН)3.
2. Вещество, за счет которого происходит щелочная реакция раствора: карбонат натрия Ма2СО3, карбонат калия К2СО3 тетраборат натрия Иа2В4О7 или гидроксид натрия
ШОН.
3. Вещество, замедляющее процесс окисления проявителя кислородом, как правило, сульфит натрия Иа25"О3.
4. Противовуалирующее вещество: органическое, например, бензотриазол С6Н5И3 или
неорганическое, например, бромид калия КВг .
5. Растворитель - вода [1].
Наибольшее распространение среди проявителей получили метол и гидрохинон.
С химической точки зрения проявление представляет собой окислительно-восстановительную реакцию, при которой происходит восстановление серебра из галогенида серебра эмульсионных микрокристаллов. Для проявления требуется щелочная среда, рН>7.
Чтобы обеспечить щелочную реакцию проявляющего раствора, используются соли слабых кислот и сильных оснований, например, сода, поташ, бура, которые при реакции гидролиза в водном растворе образуют ионы ОН ~ . Рассмотрим пример реакции с содой (карбонат натрия):
Ма2СО3 + Н2О = ЫаНСО3 + МаОН; 2На+ +СО32~ + Н2О = Ш+ + НСО3" + Ш+ +ОН" .
При увеличении щелочности раствора скорость проявления любого проявляющего вещества будет возрастать, однако разные проявители будут вести себя при этом по-разному. Рассмотрим пример самых популярных проявителей - метол и гидрохинон.
Гидрохинон будет совершенно неактивным в кислой и нейтральной среде, свои проявляющие свойства он активирует только в щелочной среде, причем рН раствора должно превышать 9,5.
Метол, как вещество, молекула которого имеет активную аминогруппу, обладает проявляющими свойствами не только в щелочной среде, но и в нейтральной, однако при повышении щелочности раствора проявляющая способность метола возрастает. Наглядно зависимость оптической плотности изображения от щелочности раствора представлена на рис. 1.
На рисунке представлены два графика зависимости оптической плотности D от величины рН нормально экспонированного слоя при одинаковой продолжительности проявления изображения. Из рисунка видно, что метол начинает проявлять при рН <7, но с медленным возрастанием оптической плотности, а гидрохинон при рН > 9,5, но с резким ростом оптической плотности [2].
Рис.1. Зависимость оптической плотности изображения от щелочности раствора для разных проявителей: A - метол; B - гидрохинон
Влияние щелочности проявителя на проявляющее вещество связано с его диссоциацией в водных растворах с образованием ионов H+ .
Рассмотрим реакцию диссоциации гидрохинона. Диссоциация проходит ступенчато:
С6 H(OH )2 С6 HfiHO- + H + <---> С6 + 2H +, где K1 — константа первой ступени диссоциации; K2 — константа второй ступени диссоциации.
Для данной реакции значения констант: K1 = 1,6 -10 10 и K2 = 3 • 10-12.
Известно, что молекулы гидрохинона С6 H4(OH )2 не обладают проявляющей активностью, зато слабую активность проявляют ионы C6H4OHO- и высокую — ионы C6H4O2-. В щелочном растворе ионы H + связываются и в рассмотренной реакции диссоциации гидрохинона равновесие с увеличением щелочности смещаются слева направо. В растворе с pH=12 гидрохинон находится в виде анионов C6H4O2- ; в растворе с pH=10, в таком виде содержится лишь
18% гидрохинона, а по 41% приходится на ионы C6H4OHO- и непосредственно молекулы С6 H4(OH )2. В растворах с pH=8 ионы с проявляющей активностью отсутствуют и весь гидрохинон находится в виде недиссоциированных молекул.
Именно этим и объясняется рост проявляющей способности гидрохинона с увеличением щелочности раствора.
Теперь рассмотрим второй проявитель - метол. Он кристаллизуется в виде солей, которые диссоциируют на ионы при растворении в воде.
2С6 H4OHNHCH3 H + • SOI- = 2C6 H 4OHNHCH3 H + + SO42-
После этого катионы диссоциируют в зависимости от щелочности раствора: C6H4OHNHCH3H+ + ОН~ ^C6H4OHNHCH3 +Н20^ ^C6H4NHCH30~ + 2Н+ + Н20
Проявление осуществляется за счет анионов C6H4NHCH3O- и отчасти за счет молекул C6H4OHNHCH3.
В процессе проявления задействуются также и другие компоненты проявителя. Отдельное внимание стоит уделить сульфиту натрия [3].
Необходимость использования сохраняющих веществ обусловлена поведением проявителей в водном растворе. В присутствии щелочей проявляющие вещества начинают окисляться, что приводит к потере их восстанавливающих способностей. Чтобы предотвратить этот процесс используются специальные сохраняющие вещества: метабисульфит калия K2S2O5, бисульфит натрия NaHSO3 или сульфит натрия Na2SO3. Сульфит натрия может быть представлен в двух видах - кристаллическом и безводном [4].
В кристаллической форме сульфит натрия представляет собой бесцветные кристаллы, которые хорошо растворяются в воде. Кристаллический сульфит натрия очень требователен к условиям хранения, так как при недостаточной герметичности упаковки при воздействии воздуха на нем формируется белый налет, влияющий на свойства.
Безводный сульфит натрия представляет собой белый порошок, гораздо лучше сохраняющийся и поэтому использующийся чаще.
Особенность сульфита натрия заключается в том, что он не только сохраняет раствор проявителя, но и сам принимает участие в проявляющем процессе, способствуя мелкозернистому проявлению.
При использовании гидрохинона процесс можно представить в общем виде:
ОН О
I II
О + 2AgBr П + 2Лё + 2НВг
ОН О
На этом этапе одна молекула гидрохинона окисляется до хинона и восстанавливает два атома серебра [5].
Образовавшийся хинон вступает в реакцию с сульфитом и образует натриевую соль моносульфогидрохинона.
о он
A i^SOjNa
О + Na,SOi+II ,0 = NaOH + Q
II I
о он
Моносульфогидрохинон окисляется до моносульфохинона и восстанавливает еще два
атома серебра.
он о
I /SOjNa и ^SO,Na
О + 2 AgBr = 2Ag + 2HBr + Q
I Ii
он О
Моносульфохинон вступает в реакцию с сульфитом, образуя дисульфогидрохинон [6].
о ОН
X.SOvNa l^SO,Na
(J + Nh,S05 + II20 = NaOII+ ^Q
Дисульфогидрохинон уже не восстанавливает серебро, поэтому процесс на этом завершается. В результате реакций образуется бромистоводородная кислота, которая нейтрализуется щелочью.
В общем виде процесс проявления выглядит следующим образом: он он
I I SO,Na
4AgBr+ Q+2Na2S0,+2Na0H = 4Ag + 4NaBr+2H20+ JQ
он Na0iS он
При наличии сульфита натрия в проявителе одна молекула проявляющего вещества может восстановить четыре атома серебра. При этом в процессе проявления расходуются и проявляющее вещество, и сульфит натрия, и щелочь, в то же время в проявителе образуются ионы брома. Из-за этих процессов проявитель истощается — активность проявляющего раствора постепенно снижается в процессе работы.
Так как при работе истощение проявителя может негативно отразиться на качестве проявления, очень важно использовать составы с большой кислотно-основной и окислительно-восстановительной буферной емкостью, способные сохранять заданный уровень щелочности при добавлении к ним кислот, щелочей, восстановителей или окислителей.
Список литературы
1. Проявитель (фотография). [Электронный ресурс] URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/ Проявитель (фотография)#Сохраняющие вещества (дата обращения: 16.09.2021).
2. Федин Л.А., Барский И.Я. Микрофотография. [Электронный ресурс] URL: https://books.google.ru/books?id=Y-T8AgAAQBAJ&pg= PA118&lpg= PA118&dq#v=onepage& q& f=false (дата обращения: 17.09.2021).
3. Роль сульфита натрия в проявителе. [Электронный ресурс] URL: http:// chemanalytica.com/ book/ novyy spravochnik khimika i tekhnologa/12 obshchie svedeniya/6176 (дата обращения: 19.09.2021).
4. Сикорук Л.Л., Шпольский М.Р. Любительская астрофотография [Электронный ресурс] URL: https://books.google.ru/books? id=F9f8AgAAQBAJ&pg=PA67&lpg=PA67&dq# v= one page & q&f=false (дата обращения: 20.09.2021).
5. Гидрохинон [Электронный ресурс] URL: https://ru.wikipedia.org/wiki//Гидрохинон (дата обращения: 20.09.2021).
6. Химия процесса проявления. [Электронный ресурс] URL: https:// 7universum. com/ ru/ nature/archive/item/4120 (дата обращения: 21.09.2021).
Демьянов Олег Валерьевич, аспирант, demjanovo@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
METOL AND HYDROQUINONE IN THE CHEMICAL DEVELOPMENT OF IMAGES
O.V. Demyanov
The article deals with the processes of chemical development of images using metol and hy-droquinone. An analysis of their showing ability is carried out depending on the alkalinity of the solution. The flowing chemical reactions are considered in detail. The effect of sodium sulfite on the development process using hydroquinone is evaluated.
Key words: manifestation, alkalinity, metol, hydroquinone, sodium sulfite, reaction.
Demyanov Oleg Valerievich, postgraduate, demjanovo@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 622.233
DOI: 10.24412/2071-6168-2021-9-595-601
ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ВСТРОЕННЫХ ТОРМОЗНЫХ УСТРОЙСТВ ТЯЖЕЛО НАГРУЖЕННЫХ МАШИН НА СТЕНДЕ
Л.В. Лукиенко
В статье рассмотрены результаты стендовых экспериментальных исследований встроенных многодисковых маслонаполненных тормозных устройств тяжело нагруженных машин, позволяющих оценить эффективность их применения на примере очистных комбайнов. По результатам экспериментальных исследований в качестве критерия сравнения эффективности встроенных тормозных устройств различных очистных комбайнов может быть использована удельная энергия, развиваемая тормозом.
Ключевые слова: встроенные тормозные устройства, очистные комбайны, наклонный стенд, экспериментальные исследования.
Развитие рыночного хозяйства на территории Российской Федерации предполагает значительный рост конкуренции, а, следовательно, и повышение интенсификации производственных процессов. При этом возрастают установленные мощности технологических машин, их скорости перемещения, возрастает динамичность их условий работы. Значительную роль, в связи с такой тенденцией, приобретает эффективная работа тормозных устройств технологических машин. Решить эту важную научно-техническую задачу можно двумя методами: аналитически и экспериментально. Но аналитическое решение предполагает весьма трудоёмкую подготовку математической модели, которая должна будет учитывать все особенности производственного процесса. Результаты математического моделирования для оценки его адекватности реальным процессам необходимо сравнить с результатами эксплуатации исследуемых технических устройств в промышленных условиях, либо по результатам испытаний на стендах.
Вопросам разработки конструкций тормозных устройств и установления условий для их эффективной работы посвящены работы М.П. Александрова, В.Н. Брилинга, В.А. Дьякова, В.Н. Федосеева, И.М. Федорченко, Е.М. Поповой и др. [1-15]. Однако, их исследования носили либо теоретический характер, либо были проведены на физических моделях с использованием машин трения. Поэтому избранная тема исследований является актуальной.
