Теория и химизм процесса проявления

Амфотерні (цвіттерйонні) ПАР

Амфотерні ПАР мають катіонний та аніонний центр в одній молекулі. Позитивно заряджена частина є аміном або четвертинним амонієвим катіоном. Негативно заряджена частина варіюється і включає в себе класи сульфонатів, карбоксилатів та фосфатів:

Кокамідопропілбетаїн

Неіоногенні ПАР

Багато спиртів з довгими вуглеводневими ланцюгами демонструють поверхнево-активні властивості. Серед них можна назвати жирні спирти, цетиловий спирт, стеариловий спирт і олеіловий спирт. При модифікації спиртової групи поліоксиетиленовими або глікозидними замісниками їх поверхнево-активні властивості значно покращуються.

Алкілглікозиди вважаються найбільш мякими та безпечними ПАР і застосовуються у шампунях для дітей та у засобах для догляду за чутливою шкірою.

Nonoxynol-9

Triton X-100

Децилглікозид

Алкілполіглікозид

Жовчні кислоти

Жовчні кислоти – це стероїдні кислоти, що містяться переважно в жовчі ссавців. У людей, солі таурохолевої кислоти і глікохолевої кислоти (похідні жовчних кислот) складають приблизно вісімдесят відсотків усіх солей жовчних кислот. Основною функцією жовчних кислот є формуванню міцел, що сприяє обробці харчових жирів.

Холева кислота

Жовчні кислоти є лише одним представником різноманітних поверхнево-активних речовин, що містяться в організмі та сприяють засвоєнню жирів. У зв’язку з цим стає зрозумілим, що наявність в організмі ПАР неприродного походження може порушити обмін речовин. Особливо це стосується тих детергентів, які є персистентними (натрій додецилбензенсульфонат, перфтороктансульфонова кислота та інші).

Синтез ПАРВ основі синтезу катіонних пар лежить реакція алкілування амінів або похідних піридину. Для синтезу деяких аніонних ПАР використовуються наступні перетворення.

Вищі жирні спирти, що використовуються в синтезі або напряму, або з подальшим переведенням у алкілгалогеніди добуваються з природної сировини, а також є продуктами основного органічного синтезу.

Для синтезу неіоногенних ПАР використовуються реакції поліконденсації вищих спиртів з розрахованою кількість оксиду етилену в присутності лугу.

Для синтезу алкілглікозидів використовується реакція глікозилювання.

Механізм мийної дії ПАР

1.В присутності ПАР знижується поверхневий натяг розчину, тим самим покращуючи змочуваність поверхні миючою рідиною.

2. При адсорбції молекул мила на поверхні утворюється добре гідратований адсорбційний шар, що обумовлює виникнення розклинюючого тиску та сприяє відриву часточок забруднення від поверхні та переходу в миючу рідину.

3.Адсорбційні шари на поверхні часточок забруднень надають цим часточкам агрегативну стійкість та запобігають їх прилипанню до поверхні в іншому місці.

4.В присутності ПАР утворюється піна, що допомагає механічному видаленню часточок забруднень.

5.Явище розчинності забруднень у міцелах ПАР (солюбілізація).

Склад миючих засобів

Склад шампуню:

1.Вода – використовується як розчинник.

2.Детергенти – ПАР для видалення забруднень (лаурилсульфат натрію, лауретсульфат натрію). А також ПАР, які сприяють утворенню піни (кокамід MEA, кокамід DEA, кокамідопропілбетаїн).

3.Цитрат натрію та лимонна кислота – утворюють буферну суміш для підтримання рН на потрібному рівні.

4.Гліколь дистеарат – додається в шампунь для покращення вигляду та консистенції маси: надає шампуню блиск та дозволяє легко витікати.

5.Полікватерніум – пом’якшуючий компонент, який ущільнює шампунь та кондиціонує волосся.

6.Диметикон – силіконові масла, які покривають та згладжують кутикули волосся, потовщують його, зменшують статичну електрику і додають волоссю блиск.

7.Консерванти (бензоат натрію, метилізотіазолінон).

8.Ароматизатори.

Склад інших миючих засобів

Пральні порошки, засоби для миття посуду, мило містять ПАР як основний компонент, що проявляє миючі властивості.

Пральні порошки містять також соду, силікат натрію, триполіфосфат натрію, цитрати, трилон Б, а також абразиви: SiO₂, TiO₂.

Застосування ПАР

• Миючі засоби

• Косметика (зубні пасти, лосьйони, тоніки)

• Текстильна промисловість (для зняття статичної електрики з волокон синтетичних тканин)

• Шкіряна промисловість (захищає шкіряні вироби від легких пошкоджень та злипання)

• Лакофарбова промисловість (покращення контакту з поверхнею та проникнення в мікропори та мікротріщини поверхні)

• Паперова промисловість (при вторинній переробці для відділення чорнил від целюлози методом флотації)

• Сільське господарство (для покращення транспортування поживних речовин до організму рослин)

• Медицина (в якості антисептиків).

Небезпека ПАР

• Деякі ПАР є токсичними

• Можуть викликати алергічні реакції

• Можуть накопичуватися в організмі

• Можуть завдавати шкоди рослинам, порушуючи баланс поживних речовину грунті

• Понижують поверхневий натяг води в морях та океанах, що призводить до зниження утримання кисню та вуглекислого газу у воді.

Низькомолекулярні біорегулятори- досить численна група фізіологічно активних сполук , як природних , так і синтетичних , що виконують різноманітні функції в організмах людини і тварин, у рослинах і мікроорганізмах. До них відносяться алкалоїди , вітаміни , терпеноїди , антибіотики , стероїдні гормони і гормони рослин , феромони , простагландини , природні отрути і токсини , лікарські препарати , пестициди та ін. Об'єднання таких речовин в єдину групу базується в основному на порівняно невеликий молекулярної масі цих сполук. Іншими словами , підкреслюється їх відміну від біополімерів - білків , нуклеїнових кислот , полісахаридів , хоча , звичайно , чітку грань між цими групами провести практично неможливо ні з хімічною , ні з біологічної точок зору.

Простагландин Е₁

Простагланди́ни — похідні ненасичених жирних кислот, група фізіологічно активних речовин, що виробляються в дуже малих кількостях клітинами різних тканин більшості тварин і людини. Мають різну фізіологічну дію: викликають скорочення гладкої мускулатури (особливо м'язів матки), впливають на кров'яний тиск, залози внутрішньої секреції, водно-сольовий обмін та ін. За хімічною природою простагландини — циклічні ненасичені жирні оксикислоти. Відомо понад 20 природних простагландинів, які за хімічною структурою поділяють на 4 головні групи: Е, А, В і F. Простагландини, на відміну від гормонів, швидко руйнуються (особливо в легенях, нирках та печінці).

Алкалоїди(від араб, al-qali - луг) - азотовмісні органічні основи, що зустрічаються в рослинах і, як правило, володіють фізіологічною активністю.Біологічна роль алкалоїдів до кінця не з'ясована - вони здатні бути своєрідними каталізаторами біохімічних процесів , можуть у рослинах грати роль захисних або сигнальних речовин типу інсектицидів або феромонів . Високим вмістом алкалоїдів відрізняються бобові , пасльонові , макові , метеликові , жовтецеві і деякі інші види рослин , зустрічаються вони і в грибах ( мухомор , ріжки та ін), але їх дуже мало або зовсім немає у троянд , папоротей , лишайників і мохів. Алкалоїди не виявлені і у бактерій .

Морфін - головний алкалоїд маку снодійного. Морфін відноситься до болезаспокійливих речовин - наркотичних анальгетиків.

Героїн (диацетилморфін) – один з найбільш розповсюджених наркотичних засобів. Не тільки має сильний наркотичний ефект, а ще й викликає порушення дихання, і набагато небезпечніший від морфіну, бо в порівнянні з ним викликає значно більшу залежність.

Кокаїн є представником великої групи алкалоїдів, в основу яких входить біцікліческій скелет тропану. Кокаїн володіє потужним локальним знеболюючу дію і відноситься до місцевих анестетиків

Атропін - складний ефір тропіну і рацемічної тропової (а-феніл-(3-гідроксіпропіоновой) кислоти - зустрічається в рослинах сімейства пасльонових, особливо в красавці (Atropa belladonna), дурмані і блекоті . Знижує тонус гладкої мускулатури шлунково -кишкового тракту , жовчного і сечового міхура , бронхів і т. п. і застосовуються при виразкових та інших хворобах , для стимуляції серцевої діяльності при лікуванні інфаркту міокарда

Вітамінами (від лат. Vita - життя) називають низькомолекулярні біорегулятори , які необхідні в невеликих кількостях для нормальної життєдіяльності людини і повинні надходити з їжею , тому що організм не може задовольнити свою потребу в них за рахунок біосинтезу Більшість вітамінів є коферментами або їх попередниками і беруть участь у численних ферментативних реакціях. Існує й цілий клас антівітамінів - хімічних аналогів вітамінів , здатних інгібувати їх дію ; антивітаміни часто вживаються в біохімічних дослідженнях і при лікуванні деяких захворювань, зокрема гіпервітамінозів.

Велика група біологічно активних сполук рослинного і тваринного походження становить клас терпенів, або ізопреноїдів, перші представники якого були виділені з скипидару. До класу терпенів відносяться деякі природні глікозиди (сапоніни), жовті та оранжеві пігменти рослин (каротиноїди, ксантофілли), каучук, продукти живиці і ряд інших речовин.

Головні джерела монотерпенів - ефірні масла ароматичних рослин, отримані перегонкою з водяною парою, екстракцією за допомогою розчинників або жирів. Найбільш відомим представником монотерпенів є камфора - засіб, що підсилює серцеву діяльність.

До монотерпенів відносяться: ментол, що входить до складу м'ятного масла і широко використовується в медицині, парфумерії, кондитерської промисловості; гераніол - монотерпенові спирт, виділений з рожевого і лавандового масел; цитраль - альдегід, що входить до складу олії цитрусових, та інші сполуки.

Сесквітерпени містяться в різних ефірних маслах рослин і смолах (бальзамах). Основним біогенетичним попередником сесквітерпеноїдів та споріднених їм природних сполук є фарнезілпірофосфат

Дитерпени широко поширені в природі і виділяються зазвичай з висококиплячих фракцій ефірних масел рослин. Дітерпенов є: фитол, що входить до складу молекул хлорофілу і токоферолів, вітамін А, смоляні кислоти (наприклад, абієтинова кислота), гіберелова кислоти, інсектицид цис-озова кислота та інші сполуки.

Тритерпени. Ці досить складні у структурному відношенні природні терпени побудовані з 6 ізопренових одиниць. Трітерпени містяться в більшості рослин як у вільному вигляді, так і у вигляді глікозидів (сапоніни). Серед трітерпенов, виявлених у тварин організмах, в першу чергу слід згадати сквален і ланостерин, а також трітерпени морських безхребетних.

До стероїдів відноситься велика група біологічно важливих сполук, в основі структури яких лежить скелет пергідроциклопентанофенантрену. Серед стероїдів - статеві гормони, серцеві глікозиди, жовчні кислоти, вітаміни, алкалоїди, регулятори росту рослин. Сотні фізіологічно активних сполук стероїдного типу, що знайшли застосування в медичній практиці, отримані в даний час синтетично. Найважливіші серед стероїдних гормонів - жіночі (естрогени, гестагени) і чоловічі (андрогени) статеві гормони, необхідні для нормального розвитку і функціонування статевих органів, розвитку вторинних статевих ознак і продовження життя. Естрогени об'єднують групу похідних циклопентанооктагідрофенантрену, мають ароматичне кільце.

Гормони кори надниркових залоз (кортикоїди) - особлива група стероїдних гормонів, що мають прегнановий скелет. Кортикоїди можна розділити на дві великі групи. Перша бере участь у регуляції вуглеводного обміну (глюкокортикоїди: кортизол, кортизон та ін), друга регулює водний і іонний обмін (мінералокортикоїди: альдостерон, дезоксикортикостерон та ін.)

Утворюючись в результаті біосинтезу , стероїдні гормони хребетних переносяться в крові за допомогою специфічних білків - переносників : транскортина (кортикостероїди ) , тестостеронсвязивающего глобуліну ( тестостерон і естрадіол ) , спеціальних транспортних білків ( прогестерон і кальцитріол ) і т. п.

Регулятори росту рослин (РРР) -- це природні або синтетичні низькомолекулярні речовини, які при виключно малих концентраціях у рослинах ((1-4)∙10⁹) суттєво змінюють процеси їх життєдіяльності.

Серед такого роду рослинних биорегуляторов розрізняють фітогормони , природні стимулятори та інгібітори . До рослинних гормонів , або фітогормонам , відносяться ауксини , гібереліни , цитокініни , абсцизовая кислота і етилен .

Отрути і токсини - це, як правило, речовини найвищої біологічної активності та виключної селективності. Увага до них у повсякденному житті пов'язана з небезпекою отруєння, і не дивно, що тест на токсичність є обов'язковим для харчових продуктів, кормів, всіх лікарських, косметичних і парфумерних засобів, пестицидів і т. д. В принципі, будь-яка речовина володіє тією або іншою ступенем токсичності для кожного організму.

До молекулярних електронних пристроїв можна віднести такі пристрої, які, хоча б концептуально, нагадують компоненти електронних приладів та комп’ютерів. До електронних молекулярних пристроїв належать молекулярні проводи, перемикачі, випрямлячі та інш. Якщо усі компоненти електронних пристроїв можна зібрати разом, то існує можливість створення електронних пристроїв молекулярних розмірів (нанорозмірів).

Електронний молекулярний провід ‑ один з компонентів електронного молекулярного пристрою, що забезпечує зв’язок між іншими функціональними компонентами пристрою (зазвичай між донором та акцептором електронів) та здатний проводити струм або імпульс між ними.

Тобто основними вимогами до молекулярного проводу є:

- Повинен мати електропровідний ланцюг.

- Повинен мати на кінцях електроактивні (редоксактивні) полярні групи для того, щоб був можливий оборотній електронний обмін.

- Повинен бути досить довгим, щоб пронизувати типові молекулярні підкладки, такі як моношари та двошарові мембрани.

Для вирішення цієї проблеми було синтезовано ряд сполук каротиноідного типу, що дістали назву каровіологенів (сполуки 1²⁺, 2²⁺, 6²⁺, 10²⁺), через наявність у їх молекулах віологеноподібних біпіридинієвих фрагментів.

Сполуки 1, 2, 6, 10 були синтезовані за допомогою реакції Віттіга-Хорнера (NaH, THF). Літіювання 4-метилпіридину за допомогою BuLi, наступна реакція з ClPPh₂, та подальше окиснення киснем призводить до утворення фосфонату 3. Фосфонати 8 і 9 були отримані при взаємодії відповідних дибромідів із триетилфосфітом.

Схема синтезу цих сполук представлена нижче:

Для отримання сполук 1²⁺, 2²⁺, 6²⁺, 10²⁺ сполуки 1, 2, 6 та 10 обробляли метил йодидом у, відповідно, нітроетані, діхлорметані та ацетонітрилі.

Тому були синтезовані цвіттеріонні аналоги таких каровіологенів. Схема синтезу сполук наведена нижче.

При введенні у везикулу навіть малої кількості цвіт тер-іонів каровіологенів спостерігається помітне прискорення електронного переносу між зовнішньою і внутрішньої фазами у 4-8 рази в порівнянні з фоновим значенням.

Це однозначно вказувало на те, що такі сполуки сприяли електронній провідності. Таким чином, підхід, що базується на використанні каровіологегнів, дійсно дозволяє отримувати функціональні молекулярні проводи, що впливають на електронну провідність супрамолекулярної системи.

Оскільки каровіологени – досить нестійкі сполуки, для захисту від навколишнього середовища іх можна включати до складу поліаніонних похідних b-циклодекстрину з утворенням ротоксанів.

При синтезі молекулярних пристроїв має сенс створити певний запас міцності, щоб знизити риск відмови пристрою. Ця мета досягається у сполуці, що наведена вище, що являє собою трьохжильний молекулярний «кабель».

Сполука Х

Схема синтезу цієї сполуки наведена нижче.

При взаємодії сполуки Х з [Cu(MeCN)₄](PF₆) утворюється біядерний комплекс з Cu (I), в якому зв’язані іони позитивно заряджають обидва кінці комплексу, що представляє потенційний інтерес для трансмембранного включення. Схема комплексу та кристалічна структура наведені нижче.

Інший підхід до створення молекулярного проводу – використання блоккополімерів, що містять донорні та акцепторні елементи, розділені провідним реле, як у сполуці 8.32. Такі блоккополімери були синтезовані за допомогою методу метатезисної полімеризації з розкриттям циклу

Утворення молекулярних проводів не обмежується суто органічними провідниками. Завдяки введенню до таких молекул іонів металів відкриваються широкі можливості для синтезу нових металовмісних молекулярних провідників. Іони металів характерні тим, що їх редокс-потенціали та фотохімічна активність змінюються у широких межах, їх електронні та геометричні характеристики можна легко регулювати.

Були розроблені сполуки 8.33 а-в, що є жорсткими стрижнеподібними олігомерами. Ці сполуки піддаються двом оборотнім одно електронним окисним перетворенням, різниця потенціалів між якими підвищується при зменшенні довжини містка (ця різниця досягає 0,44В для 8.34 а). Наявність двох процесів окиснення (кожен з яких являє собою формальні переходи від Re(I) до Re(II)) свідчить про те, що на електронне оточення другого металічного центру через спряжений полікумуленовий ліганд впливає окиснення першого центру. Дійсно, у випадку сполуки 8.34 а може бути виділена сполука Re(I)/Re(II) зі змішаною валентністю і таким чином вона є сполукою типа III зі змішаною валентністю (тобто «зовнішній» електрон Re(I) повністю делокалізований на обох металічних центрах). Ці невеликі молекулярні системи можна збільшити у розмірах до провідних метал-ацетилідних полімерів типу 8.34, які також цікаві з точки зору їх електропровідності та нелінійно-оптичних властивостей.

Датой открытия фотографии считают 7 января 1839 года, когда известный французский физик Доминик Франсуа Араго доложил на заседании Парижской академии наук общие принципы дагерротипии, предшественницы фотографии.

Два основных направления:

- галогенсеребряное

- бессеребряное.

I. 1839 – 1850 гг. – разработка и развитие дагерротипного процесса.

II. 1851 – 1882 гг. – применение мокрого коллоидного процесса.

III. 1885 – наше время – применение сухих желатиновых слоёв на основе галогенидов серебра.

Светочувствительный слой AgI, нанесённый на серебряную пластинку, экспонировали до возникновения едва заметного изображения и подвергали действию ртутных паров. В местах большего или меньшего разложения слоя AgI ртутные пары образуют соответствующее количество амальгамы, т. е. происходит проявление скрытого изображения.

AgI+Cl^- = AgCl+I

Мокрый коллодионный процесс.

- приготовление коллодия – раствора коллоксилина [С₆H₇O₂(OH)_3-x(ONO₂)_x]_n;

- введение в него хорошо растворимых в спирт–эфирной смеси йодидов или бромидов (NH₄Hal, CdI₂);

- нанесение этого раствора равномерным слоем на стеклянную пластинку;

- подсушивание слоя до застывания (но не до высыхания);

- сенсибилизирование слоя погружением в раствор AgNO₃, при этом в околоповерхностном слое коллодия выделяются частицы нерастворимых AgBr и AgI.. 2AgNO₃ + CdI₂ = 2AgI + Cd(NO₃)₂

Сухие галогенсеребряные желатиновые эмульсии.

осаждение твёрдой фазы путём реакции двойного обмена

- «эмульсификация» – реакционную смесь выдерживают в виде золя некоторое время (стадия первого созревания);

- студенение золя, превращение его в гель;

- измельчение и тщательное промывание (до возможно более полного удаления растворимых солей);

- плавление и выдерживание при повышенной температуре

Теория и химизм процесса проявления.

Химическая сущность процесса проявления состоит в избирательном восстановлении ионов Ag⁺ эмульсионных кристаллов до атомов Ag. Избирательность проявления состоит в том, что под действием проявителя в первую очередь восстанавливаются эмульсионные кристаллы, в которых уже есть частицы серебра – частицы скрытого изображения

В основе всех способов цветной фотографии лежит двухстадийный принцип:

- разделение (анализ) сложного цвета на простые (анализ может совершаться или в оптической системе аппарата или в самом фотографическом слое);

-синтез многообразия сложных цветов (в фотографическом слое или на экране).

Синий + зелёный = голубой.

Синий + красный = пурпурный

Зелёный + красный = жёлтый

Синий + зелёный + красный = белый

Голубой = белый – красный

Пурпурный = белый – зелёный

Жёлтый = белый – синий

Голубой + жёлтый + пурпурный = чёрный