რატომ ქრება საღებავები მზის ქვეშ?

რატომ უფერულდება საღებავები მზის სხივების ზემოქმედების ქვეშ? მიზეზის გაგებამდე, ჯერ უნდა ვიცოდეთ, რა არის „მზისადმი მდგრადობა“.

მზისადმი მდგრადობა: გულისხმობს საღებავის უნარს, შეინარჩუნოს თავისი თავდაპირველი ფერი მზის სხივების ზემოქმედების ქვეშ. ზოგადი რეგულაციების თანახმად, მზისადმი მდგრადობის განსაზღვრა ეფუძნება მზის სხივებს. ლაბორატორიაში კონტროლის გასაადვილებლად, როგორც წესი, გამოიყენება ხელოვნური სინათლის წყაროები და საჭიროების შემთხვევაში ხდება მათი დაკალიბრება. ხშირად გამოყენებული ხელოვნური სინათლის წყაროებია თიაქრისებრი ნათურები და ნახშირის რკალისებრი ნათურები. სინათლის დასხივებისას საღებავი შთანთქავს სინათლის ენერგიას და საღებავის მოლეკულის ენერგიის დონე აღგზნებულ მდგომარეობაშია. საღებავის მოლეკულის შეღებვის სისტემა იცვლება ან ნადგურდება, რაც იწვევს საღებავის დაშლას და ფერის შეცვლას ან გაქრობას.

1. სინათლის გავლენა საღებავის წარმოებაზე

როდესაც საღებავის მოლეკულა შთანთქავს ფოტონის ენერგიას, ეს იწვევს მოლეკულის გარე ვალენტური ელექტრონების გადასვლას ძირითადი მდგომარეობიდან აღგზნებულ მდგომარეობაში.

სხვადასხვა სტრუქტურის მიხედვით, საღებავის მოლეკულებს შეუძლიათ გაიარონ სხვადასხვა აგზნების პროცესები სხვადასხვა ტალღის სიგრძის სინათლის ტალღების ზემოქმედებით, მათ შორის π→π *, n →π *, CT (მუხტის გადაცემა), S → S (სინგლეტური მდგომარეობა), S → T (ტრიპლეტური მდგომარეობა), ძირითადი მდგომარეობა → აღგზნებული მდგომარეობა და ძირითადი მდგომარეობა → მეორე აღგზნებული მდგომარეობა. სინგლეტური მდგომარეობის ძირითადი მდგომარეობა იწერება როგორც S0, ხოლო მეორე აღგზნებული სინგლეტური მდგომარეობა იწერება როგორც S1 და S2, შესაბამისად. შესაბამისი ტრიპლეტური მდგომარეობა წარმოდგენილია T0, T1 და T2-ით.

აგზნების პროცესის დროს, საღებავის მოლეკულები აღგზნდებიან ელექტრონებით აღგზნებულ მდგომარეობებად სხვადასხვა ვიბრაციული ენერგიის დონით. მათი ვიბრაციული ენერგიის დონე სწრაფად მცირდება, ენერგიას სითბოდ გარდაქმნის და ანაწილებს. ენერგიის დონის შემცირების ამ პროცესს ვიბრაციული პასივაცია ეწოდება. ვიბრაციული პასივაციის პროცესის დროს, დაბალი ვიბრაციული ენერგიის დონით S2 აღგზნებული მდგომარეობა ასევე გარდაიქმნება უფრო მაღალი ვიბრაციული ენერგიის დონით S1 აღგზნებულ მდგომარეობაში და გააგრძელებს ვიბრაციული პასივაციის პროცესს. ამ გზით, უფრო მაღალი ენერგიის დონით S2 აღგზნებული მდგომარეობა სწრაფად გარდაიქმნება უფრო დაბალი ვიბრაციული ენერგიის დონით S1 აღგზნებულ მდგომარეობაში.

თანაბარი ენერგიის გადაკვეთის პირობებში S2 და S1 ელექტრონულ მდგომარეობებს შორის გარდაქმნა არ გულისხმობს ელექტრონების სპინის სიმრავლის ცვლილებებს და მას შინაგანი გარდაქმნა ეწოდება. ასევე არსებობს გადასვლა სინგლეტურ და ტრიპლეტურ მდგომარეობებს შორის, S1-დან T1 აღგზნებულ მდგომარეობაში. თანაბარი ენერგიის გადაკვეთის პირობებში ელექტრონული სპინის სიმრავლის ცვლილებებით თანმხლებ ელექტრონული ენერგეტიკული მდგომარეობის ამ ტიპურ გარდაქმნას სისტემათაშორისი გადაკვეთა ეწოდება. ელექტრონული სპინის სელექციურობის „აკრძალული“ ეფექტის გამო, სისტემათაშორისი გადაკვეთის სიჩქარე ზოგადად შედარებით დაბალია.

გაძლიერებული საღებავის მოლეკულები სხვა მოლეკულებთან ფოტოქიმიურ რეაქციებს განიცდიან, რაც იწვევს საღებავის გაქრობას და ბოჭკოების ოპტიკურ სიმყიფეს.

2. საღებავების სინათლისადმი მდგრადობაზე მოქმედი ფაქტორები

1. სინათლის წყაროს ტალღის სიგრძე და განათებული სინათლე;

2. გარემო ფაქტორები;

3. ბოჭკოების ქიმიური თვისებები და ორგანიზაციული სტრუქტურა;

4. საღებავსა და ბოჭკოს შორის შეკავშირების სიმტკიცე;

5. საღებავების ქიმიური სტრუქტურა;

6. საღებავის კონცენტრაცია და აგრეგაციის მდგომარეობა;

7. ხელოვნური ოფლის გავლენა საღებავის გაფერმკრთალებაზე;

8. დანამატების გავლენა.

3. საღებავების მზისადმი მდგრადობის გაუმჯობესების მეთოდები

1. სინათლის ენერგიის მოხმარებისას საღებავის სტრუქტურის გაუმჯობესება საღებავის შეღებვის სისტემაზე ზემოქმედების მინიმიზაციის მიზნით, რითაც შენარჩუნებულია ორიგინალური ფერი; ფართოდ ცნობილია, როგორც მაღალი მზისადმი მდგრადობის საღებავები. ამ ტიპის საღებავი, როგორც წესი, უფრო ძვირია, ვიდრე ჩვეულებრივი საღებავები და ქსოვილებისთვის, რომლებიც მზის სხივების მაღალ ზემოქმედებას საჭიროებენ, პირველი ნაბიჯი უნდა იყოს საღებავის შერჩევა.

2. თუ ქსოვილი უკვე შეღებილია, მაგრამ მზისადმი მდგრადობა არ აკმაყოფილებს მოთხოვნებს, დანამატების გამოყენებაც შესაძლებელია მისი გასაუმჯობესებლად. შეღებვის პროცესის დროს ან მის შემდეგ დაამატეთ შესაბამისი დანამატები, რათა სინათლის ზემოქმედებისას საღებავამდე მსუბუქი რეაქცია განიცადონ და სინათლის ენერგია მოიხმარონ საღებავის მოლეკულების დასაცავად. ზოგადად იყოფა ულტრაიისფერი შთამნთქმელებად და ანტიულტრაიისფერ აგენტებად, რომლებსაც ერთობლივად მზისადმი მდგრადობის გამაძლიერებლებს უწოდებენ.

რეაქტიული საღებავებით ღია ფერის შეღებილი ქსოვილების მზისადმი მდგრადობა

რეაქტიული საღებავების სინათლით გამოწვეული გახდომა ფოტოოქსიდაციური ქლორირების ძალიან რთული რეაქციაა. სინათლით გამოწვეული გახდომის მექანიზმის გაგების შემდეგ, ჩვენ შეგნებულად ვქმნით დაბრკოლებებს ფოტოოქსიდაციური რეაქციისთვის საღებავების მოლეკულური სტრუქტურის დიზაინში, რათა შევაფერხოთ სინათლით გამოწვეული გახდომა. მაგალითად, ყვითელი საღებავები, რომლებიც შეიცავს დოლის სულფონის მჟავას ჯგუფებს და პირაზოლონს, ლურჯი საღებავები, რომლებიც შეიცავს ფტალოციანინ მეთილ ზანს და დიაზო ტრიქელდინგის რგოლებს და წითელი საღებავები, რომლებიც შეიცავს ლითონის კომპლექსებს, მაგრამ მაინც არ გააჩნიათ ნათელი წითელი რეაქტიული საღებავები მზის მიმართ ძლიერი მდგრადობით.

შეღებილი ქსოვილების მზის მიმართ მდგრადობა იცვლება საღებავის კონცენტრაციის ცვლილებასთან ერთად. იმავე ბოჭკოზე ერთი და იგივე საღებავით შეღებილი ქსოვილებისთვის, მზის მიმართ მდგრადობა იზრდება საღებავის კონცენტრაციის ზრდასთან ერთად, ხოლო ღია ფერის ქსოვილებისთვის, მზის მიმართ მდგრადობა შესაბამისად მცირდება, როდესაც საღებავის კონცენტრაცია დაბალია. თუმცა, დაბეჭდილი საღებავის ფერად ბარათებზე გავრცელებული საღებავების მზის მიმართ მდგრადობა იზომება სტანდარტული სიღრმის 1/1-ის ტოლი საღებავის კონცენტრაციით (ანუ 1% owf ან 20-30 გ/ლ საღებავის კონცენტრაცია). თუ საღებავის კონცენტრაცია არის 1/6, 1/12 ან 1/25, მზის მიმართ მდგრადობა მნიშვნელოვნად შემცირდება.

ზოგიერთმა ადამიანმა შემოგვთავაზა ულტრაიისფერი შთამნთქმელების გამოყენება მზისადმი მდგრადობის გასაუმჯობესებლად, მაგრამ ეს არ არის მიზანშეწონილი მეთოდი. ულტრაიისფერი გამოსხივება დიდ ძალისხმევას მოითხოვს და მისი გაუმჯობესება მხოლოდ ნახევარი დონით შეიძლება, ხოლო ფასი მნიშვნელოვნად უნდა შემცირდეს. ამიტომ, მხოლოდ საღებავების სამართლიანი შერჩევა შეძლებს მზისადმი მდგრადობის პრობლემის მოგვარებას.