Солнечный луч

Один из самых распространенных и поныне естественных красителей — синий индиго получают из листьев тропических растений. В XVI—XVII вв. индиго очень высоко ценился на европейском рынке. Индиго не растворим в воде — в этом причина его стойкости. Но для окраски тканей индиго подвергают специальной обработке, вводя в его молекулу по два атома водорода, после чего краситель приобретает растворимость. Одновременно резонансные свойства молекул изменяются так, что краситель обесцвечивается. После пропитки ткани индиго на воздухе постепенно теряет водород; одновременно возвращается окраска, но уже фиксированная на волокнах ткани.

Другой знаменитый краситель древних греков и римлян — пурпур — добывался из улитки багрянки. Из десяти тысяч улиток можно получить всего около 1 г красителя. Не удивительно, что ценился он в то время дороже золота. В Древнем Риме только император и его семья имели право носить багряницу — ткань, окрашенную пурпуром.

Рис. 13. Зависимость цвета красителя от поглощения лучей спектра (заштрихована часть спектра, поглощенная красителем)

Красный краситель крапп получают из корня растения марены. Красящим веществом марены является ализарин, который дает красную окраску только после протравы солями алюминия. В древности для этой цели применялись алюминиевые квасцы. С солями железа ализарин Дает фиолетовую окраску, с солями хрома — коричневую. Красный краситель кошениль добывают из насекомых, паразитирующих на кактусах. Кошениль была составной частью дани, которой Кортес обложил ацтеков после завоевания Мексики.

Не простой проблемой с давних времен было отбеливание тканей — устранение присущего им желтоватого цвета. В античном мире с этой целью использовали окуривание серой, разрушающей природные пигменты. Неплохо отбеливали ткани также лучи Солнца. В XIX в. для отбелки тканей стали пользоваться хлором по предложению великого французского химика К. Бертолле. Однако самый простой и рациональный способ — подсинивание — был открыт простой прачкой королевы Елизаветы Английской. Сегодня мы знаем, что синеватый оттенок, будучи дополнительным к природному желтоватому цвету полотна, «съедает» его.

В растительном мире придают красную, лиловую, пурпурную и синюю окраску цветам антоцианы — фенольные красители, почти так же широко распространенные, как хлорофилл, каротиноиды, ксантофиллы. Безвредные и даже обладающие Р-витаминной активностью, антоцианы ныне используются в качестве пищевых красителей. Для окраски тканей они не используются из-за нестойкости.

С увеличением производства тканей обеспечить их крашение старыми способами стало невозможно. Начались поиски заменителей естественных красителей. В 1856 г. английский химик Перкин в результате окисления анилина получил первый синтетический краситель. Через несколько лет были изготовлены различные анилиновые краски. Но получение красителей с заранее заданными свойствами стало возможным после того, как трудами выдающегося русского химика А. М. Бутлерова была создана теория строения химических соединений.

В настоящее время существует много тысяч синтетических красителей. Основным структурным элементом большинства красителей является шестичленное бензольное кольцо:

(Ниже структурные элементы красителей будут показаны условно в виде «скелетов» — без обозначения двойных связей и атомов углерода и водорода.)

Бензольное кольцо (I) обычно повторяется в скелете красителя несколько раз, сочетаясь с другими кольцами: пиридиновым (II), азиновым (III), оксазиновым (IV), пиррольным (V). Встречаются и более сложные структуры из двух колец: нафталиновая (VI), хинолиновая (VII), бензопиррольная (VIII) и др.:

Циклические структуры в молекуле красителя связаны между собой с помощью центрального атома или цепочки, например, азогруппы —N = N—, полиметиновой цепочки —СН = СН—СН = СН— и т. д. В результате замещения атомов водорода в кольцах группами СН₃—, —С₂Н₅—, атомами хлора, брома, йода, аминогруппами —NH₂, сульфогруппами —S0₃H получено огромное количество разнообразных красителей.

Наиболее известные синтетические красители представляют собой солеобразные соединения, т. е. это заряженные молекулярные ионы. Приобретению молекулой заряда способствуют так называемые ауксохромные группы: —NH₂ (аминогруппа) и —ОН (гидроксильная). Включение этих групп в молекулу выявляет или усиливает цвет исходного соединения, способствует проявлению его красящих свойств.

Все сказанное о структуре относится не только к синтетическим, по и к естественным красителям, в частности к антоцианам, основным элементом которых являются все те же бензольные кольца, а введение гидроксильных групп, кислотных или основных группировок изменяет цвет красителя. Калиевая соль антоциана, обладающая щелочными свойствами, придает синий цвет василькам (I). В результате присоединения кислотной группы к основному антоциану образуется краситель, придающий красный цвет розам (II). Молекула индиго (III) после присоединения двух атомов водорода становится бесцветной, но приобретает растворимость (IV).