BARWNIKI

Barwnik - związek za pomocą, którego można w trwał sposób zabarwić włókno czy tkaniny
pochodzenia naturalnego (bawełna, len, jedwab, wełna) lub syntetycznego (tkaniny
polistyrenowe lub poliamidowe).
Barwniki – związki barwne posiadające powinowactwo do włókien (bawełna, len, jedwab)
mające zdolność trwałego barwienia.
Warunkiem barwienia jest obecność:

•

grupy chromoforowej (nadającej barwę)

•

grupy auksochromowe (intensyfikującej barwę)

Związki te cechuje zdolność do absorpcji promieniowania elektromagnetycznego w zakresie
VIS (światła widzialnego), tj od 400 do 800 nanometrów. Związek absorbuje promieniowanie
o długości odpowiadającej konkretnej barwie, natomiast oko ludzkie dostrzega inną do niej
barwę (barwę dopełniającą)













Jedna z barw znajdująca się na końcu strzałki odpowiada barwie absorbowanej przez barwnik
natomiast po przeciwnej stronie umieszczona jest barwa widziana przez oko ludzkie.

Do połowy XIX wieku barwniki były to związki naturalne, np. z korzenia marzanny , z liści
roślin Indygofera, Curcuma oraz znany był także barwnik ze ślimaków, tzw. PURPURA
TYRYJSKA (KRÓLEWSKA).

Pierwszy syntetyczny barwnik odkrył w 1855 roku NATANSON i była to FUKSYNA.
W 1858 roku GRIES odkrył ZWIĄZKI DIAZONIOWE i zaczęto otrzymywać barwniki
syntetyczne.

W 1870 roku WITT przedstawił swoja teorię barwności określającą budowę barwników:

BARWNIK = CHROMOGEN + CHROMOFOR + AUKSOCHROM

CHROMOFOR jest to grupa niosąca barwę, tj. taka która powoduje promieniowania w
zakresie VIS. Do najpopularniejszych chromoforów należą:

GRUPA NITROWA

GRUPA NITROZOWA GRUPA AZOWA GRUPA KARBONYLOWA

FIOLETOWY

ZIELONY

NIEBIESKI

POMARAŃCZOWY

śÓŁTY

CZERWONY

N

O

O

O

N

N

N

O

C

CHROMOFOR CHINOIDOWY

CHROMOFOR CHINOIDOWY (nawa pochodzi od tego, że występuje on w chinonach)
jest jednym z najsilniejszych chromoforów.
Barwniki mają zwykle więcej niż jeden chromofor.

AUKSOCHROM jest to grupa solotwórcza. Są to grupy elektronowe takie jak: -NH

2

,

-NHR, -NR

2

OH, -OR, -SO

3

H, -COOH. Powiększają one zasięg delokalizacji elektronów

pogłębiając barwę oraz jej intensywność. Rozszerzają one układ sprzężony oraz przesuwają
absorpcję promieniowania elektromagnetycznego od fal krótszych do dłuższych.
Przesunięcie pogłębiające barwę to PRZESUNIĘCIE BATOCHROMOWE a rozjaśniające
barwę to PRZESUNIĘCIE HIPSOCHROMOWE.

KLASYFIKACJA BARWNIKÓW

Ze względu na otrzymywanie:
-

barwniki naturalne

-

barwniki sztuczne

Ze względu na sposób barwienia:
-

kadziowe

-

lodowe

-

bezpośrednie

Ze względu na budowę chemiczną:

-

BARWNIKI

NITROWE

-

BARWNIKI

TRIFENYLOMETANOWE

-

BARWNIKI

FTALEINOWE

-

BARWNIKI

ANTRACHINONOWE

-

BARWNIKI

INDYGOIDOWE

-

BARWNIKI

AZOWE

-

BARWNIKI

BIS-AZOWE

-

BARWNIKI

NITROZOWE

C

C

BARWNIKI TRIFENYLOMETANOWE

1.

ZIELEŃ MALACHITOWA

2.

FUKSYNA

3.

PARAFUKSYNA

4.

FIOLET KRYSTALICZNY

1.

ZIELEŃ MALACHITOWA

C

O

H

+

2

N

CH

3

CH

3

ZnCl

2

-H

2

O

C

N

CH

3

CH

3

H

N

CH

3

H

3

C

PbO

2

utl.

N,N-DIMETYLOANILINA

ALDEHYD BENZOESOWY

C

N

CH

3

CH

3

HO

N

CH

3

H

3

C

PbO

2

utl.

HCl

-H

2

O

C

N

CH

3

CH

3

N

CH

3

H

3

C

Cl

-

tzw. ZASADA KARBINOLOWA

lub

C

N

CH

3

CH

3

N

CH

3

H

3

C

Cl

-

2.

FUKSYNA

Przyłączenie następuje w pozycji „para” do

grupy –N(CH

3

)

2

Jest to związek bezbarwny tzw.

ZWIĄZEK LEUKO

NH

2

NH

2

CH

3

NH

2

CH

3

+

+

utl. -CH

3

do -COOH

redukcja ZnCl

2

N

H

2

C

H

NH

2

NH

2

CH

3

PbO

2

utl.

PbO

2

utl.

N

H

2

C

OH

NH

2

NH

2

CH

3

HCl

- H

2

O

N

H

2

C

NH

2

NH

2

+

CH

3

Cl -

N

H

2

C

NH

2

+

NH

2

CH

3

Cl -

H

2

N

+

C

NH

2

NH

2

CH

3

Cl -

lub

lub

3.

PARAFUKSYNA

lub

NH

2

NH

2

CH

3

+

utl.

ZnCl

2

N

H

2

C

H

NH

2

NH

2

PbO

2

utl.

N

H

2

C

OH

NH

2

NH

2

HCl

- H

2

O

N

H

2

C

NH

2

NH

2

+

Cl -

N

H

2

C

NH

2

+

NH

2

Cl -

H

2

N

+

C

NH

2

NH

2

Cl -

lub

lub

2

NH

2

NH

2

COOH

2

+

PbO

2

utl.

FIOLET KRYSTALICZNY

Otrzymujemy go z ketonu Mihlera oraz N,N-dimetylofenyloaminy

C

O

N

N

CH

3

C

H

3

C

H

3

CH

3

+

N

CH

3

C

H

3

POCl

3

C

OH

N

CH

3

C

H

3

N

C

H

3

C

H

3

N

C

H

3

CH

3

HCl

- H

2

O

C

N

+

CH

3

C

H

3

N

C

H

3

C

H

3

N

C

H

3

CH

3

C

N

CH

3

C

H

3

N

C

H

3

C

H

3

N

+

C

H

3

CH

3

C

N

CH

3

C

H

3

N

+

C

H

3

C

H

3

N

C

H

3

CH

3

Cl-

Cl-

Cl-

BARWNIKI FTALEINOWE

Otrzymuje się je z bezwodnika kwasu ftalowego i fenoli

FENOLOFTALAEINA

W pierwszym etapie rozrywa się wiązanie -C=O, reaguje bezwodnik kwasu ftalowego z jedną
cząsteczką fenolu. Produkt ten reaguje z drugą cząsteczką fenolu i przyłącza się druga
cząsteczka fenolu, dając barwnik.

Fenoloftaleina ma formę laktonową. W środowisku kwaśnym jest bezbarwna.

W środowisku

zasadowym

zachodzi hydroliza grupy laktonowej i wtedy przyjmuje ona postać barwną, tj.

RÓśOWĄ

. Przy pH powyżej 10 przyjmuje ona ponownie postać bezbarwną (do ok. 10

utrzymuje się różowy kolor).

O

O

O

+

2

OH

ZnCl

2

O

O

OH

OH

C

O

C

O

O

+

OH

C

O

OH

C

O

OH

+

OH

C

C

O

OH

OH

OH

OH

- H

2

O

OH

OH

C

O

C

O

OH

C

O

C

O

O

H

OH-

pH>

8

,

3

O

C

C

O

-O

O-

OH-

pH>>

10

C

C

O

-O

O-

O-

OH

Forma bezbarwna

Środowisko kwaśne

Forma RÓśOWA

(anion dwubiegunowy)

Środowisko zasadowe

Forma bezbarwna

Środowisko mocno

zasadowe

FLUORESCEINA

Otrzymujemy ją z dwóch cząsteczek rezorcyny i bezwodnika kwasu ftalowego. Powstaje
mostek tlenowy, któremu fluoresceina zawdzięcza fluorescencję.

W zależności od pH środowiska fluoresceina przyjmuje różne zabarwienie związane ze
zmianami w swej strukturze.

O

C

O

C

O

+

2

OH

OH

ZnCl

2

- H

2

O

C

O

C

O

OH

OH

O

C

O

C

O

OH

OH

O

OH-

C

C

O

O-

O

O

O-

OH-

pH>>

10

C

C

O

O-

O-

O

O-

OH

Forma bezbarwna

Środowisko kwaśne

Forma ZIELONA (anion

dwubiegunowy)

Środowisko zasadowe

Forma bezbarwna

Środowisko mocno

zasadowe

EOZYNA

Otrzymujemy ją z dwóch cząsteczek 2,4-dibromorezorcyny i bezwodnika kwasu
ftalowego. Powstaje mostek tlenowy, któremu eozyna zawdzięcza fluorescencję.

BARWNIKI ANTRACHINONOWE

ALIZARYNA –

ma barwę żółtą. W środowisku zasadowym tworzy kompleksy z metalami,

tzw. laki (od barwy fioletowej do czerwonej)

O

C

O

C

O

+

2

Br

Br

OH

OH

ZnCl

2

- H

2

O

C

C

O

OH

OH

O

O

Br

Br

Br

Br

C

C

O

OH

OH

O

O

Br

Br

Br

Br

OH-

C

C

O

O-

O

O

Br

Br

Br

Br

O-

OH-

C

C

O

O-

O-

O

Br

Br

Br

Br

O-

OH

9,10-ANTRACHINON

Sól sodowa KWASU

2-ANTRACHINOSULFONOWEGO

O

O

H

2

SO

4

O

O

SO

3

Na

O

O

OH

OH

stapianie z NaOH

NaClO

3

, zakwasi

ć

ALIZARYNA

(1,2-DIHYDROKSYANTRACHINON)

BARWNIKI INDYGOIDOWE

INDYGO

Jest to barwnik używany do barwienia tkanin dżinsowych. Występuje w roślinach Indygofera
w postaci glikozydów INDYKANÓW. W wyniku hydrolizy enzymatycznej otrzymano
INDOKSYL, który utleniony daje INDYGO.

METODA PRZEMYSŁOWA SYNTEZY INDYGA

2

C

CH

2

N
H

O

utl.

C

N
H

O

N

H

C

O

INDOKSYL

INDYGO

NH

2

+

CH

2

C

OH

O

Cl

- HCl

N

H

CH

2

C

OH

O

NaNH

2

, 300 C

- H

2

O

N
H

CH

2

O

utl.

utl.

C

N
H

O

N

H

C

O

anilina

kwas 2-chlorooctowy

N-fenyloglicyna

indoksyl

indygo

INNA METODA SYNTEZY INDYGA

Indygo należy do BARWNIKÓW KADZIOWYCH. Jest nierozpuszczalny w wodzie, ma
wysoką temp. topnienia. śeby użyć go do barwienia należy przeprowadzić go w formę
rozpuszczalną przez redukcję Na

2

S

2

O

3

.

Reakcję przeprowadzano kiedyś w kadziach bez dostępu powietrza. Po namoczeniu tkaniny
formą leuko, wystawiano ją na powietrze, co powodowało utlenienie i powstawanie formy
barwnej indygo.

CH

2

O

OH

NH

2

- H

2

O

CH

2

N
H

C

O

utl.

C

N
H

O

N

H

C

O

kwas 2-aminofenylooctowy

izatyna

indygo

temp.

oksyindol

N
H

C

O

O

lub

C

N

C

OH

O

utl.

POCl

3

C

N

C

Cl

O

chlorek izatylu

C

N

C

Cl

O

2

Zn

H

2

O

chlorek izatylu

C

C

N
H

O

N

H

C

C

O

forma bezbarwna - leuko - rozp.w wodzie

forma barwna nierozp. w wodzie

Na

2

S

2

O

3

C

CH

N
H

O

N

H

C

O

H

PURPURA TYRYJSKA (KRÓLEWSKA)

6,6’-DIBROMOINDYGO

TIOINDYGO

Tioindygo daje AMARANTOWĄ BARWĘ

C

C

N
H

O

N

H

C

C

O

Br

Br

C

C

S

O

S

C

C

O

Ma pomarańczową barwę, posiada grupę chromoforową, ale nie jest barwnikiem.

Otrzymujemy ją sprzęgając chlorek benzenodiazoniowy z aniliną przy odpowiednim pH

Otrzymujemy ją sprzęgając chlorek benzenodiazoniowy z meta-fenylodiaminą. Ma ona barwę
pomarańczową.

BARWNIKI AZOWE

N

N

DIFENYLODIAZEN

śÓŁCIEŃ ANILINOWA

N

+

N

Cl-

+

NH

2

pH= 4-5

N

N

NH

2

CHLOREK BENZENODIAZONIUM

ANILINA

( 4 -AMINOFENYLO) (FENYLO) DIAZEN

ś

ÓŁCIE

Ń

ANILINOWA

CHRYZOIDYNA

N

+

N

Cl-

+

NH

2

NH

2

pH= 4-5

N

N

NH

2

N

H

2

CHLOREK BENZENODIAZONIUM

M-FENYLENODIAMINA

( 2, 4 -DIAMINOFENYLO) (FENYLO) DIAZEN

CHRYZOIDYNA

Powstaje przez sprzęganie zdiazowanego kwasu sulfanilowego z N,N-dimetyloaniliną

(2,4-DIHYDROKSYFENYLO) (FENYLO) DIAZEN

N

+

N

Cl-

+

OH

OH

N

N

OH

O

H

CHLOREK BENZENODIAZONIUM

REZORCYNA

( 2, 4 -DIHYDROKSYFENYLO) (FENYLO) DIAZEN

pH= 10

CZERWIEŃ P-NITROANILINOWA

ORANś METYLOWY

NO

2

N

+

N

Cl-

+

N

N

O

H

O

2

N

2-NAFTOL

( 2-HYDROKSY-1-NAFTYLO) ( 4-NITROFENYLO) DIAZEN

pH= 10

CHLOREK P-NITROBENZENODIAZONIOWY

CZERWIE

Ń

P-NITROANILINOWA

SO

3

Na

NH

2

NaNO

2

3 HCl

SO

3

H

N

+

N

Cl-

N

N

N

CH

3

CH

3

SO

3

H

+

N

CH

3

C

H

3

sprz

ę

ganie

SÓL SODOWA KW.SULFANILOWEGO

N,N - DIMETYLOANILINA

ORAN

ś

METYLOWY

KW. 4-[( 4-N,N-DIMETYLOAMINOFENYLODIAZENYLO] BENZENOSULFONOWY

Jest to wskaźnik, który w środowisku alkalicznym tworzy sól sodową o żółtej barwie, a w
ś

rodowisku kwaśnym daje barwę cebulkowa gdyż tworzy się wewnętrzna sól

Sprzęganie w 2-naftolu zachodzi zawsze w pozycję 1

N

N

N

CH

3

CH

3

SO

3

Na

N

H

N

N

+

CH

3

CH

3

SO

3

-

FORMA

ś

ÓŁTA (

ś

rodowisko alkaliczne)

FORMA CEBULKOWA (

ś

rodowisko kwa

ś

ne)

Sprzęganie w 1-NAFTOLU zwykle

zachodzi w pozycję 4. Czasami gdy jest

ona zajęta to sprzęganie zachodzi w

pozycję 2

ORANś 2-NAFTOLU

ORANś 1-NAFTOLU

SO

3

Na

NH

2

NaNO

2

3 HCl

SO

3

H

N

+

N

Cl-

N

N

SO

3

H

OH

+

OH

SÓL SODOWA KW.SULFANILOWEGO

1-NAFTOL

ORAN

ś

1-NAFTOLU

KW. 4-[( 4- HYDROKSY- 1-NAFTYLO) DIAZENYLO] BENZENOSULFONOWY

SO

3

Na

NH

2

NaNO

2

3 HCl

SO

3

H

N

+

N

Cl-

N

N

SO

3

H

O

H

+

O

H

2-NAFTOL

ORAN

ś

2-NAFTOLU

KW. 4-[( 2 - HYDROKSY- 1-NAFTYLO) DIAZENYLO] BENZENOSULFONOWY

BADANIE STRUKTURY BARWNIKÓW AZOWYCH – REDUKCJA

N

N

N

CH

3

CH

3

SO

3

H

Zn, HCl

NH

2

SO

3

H

NH

2

N

C

H

3

CH

3

+

ORAN

ś

METYLOWY

KWAS SULFANILOWY

N,N-DIMETYLO-P-FENYLENODIAMINA

BARWNIKI BISAZOWE

BRUNAT BISMARCKA

Otrzymuje się go sprzęgając diazowaną meta-fenylenodiaminę z 2 cąsteczkami
m-fenylenodiaminy

CZERWIEŃ KONGO

Czerwień Kongo

otrzymujemy w wyniku dwukrotnego diazowania (tetrazowania)

benzydyny, a następnie sprzęgania produktu tetrazowania z kwasem naftionowym.

Czerwień Kongo

należy do barwników bezpośrednich

NH

2

NH

2

NaNO

2

3 HCl

N

+

N

N

+

N

Cl-

Cl-

2

NH

2

NH

2

N

N

N

N

NH

2

N

H

2

NH

2

N

H

2

M-FENYLENODIAMINA

M-FENYLENODIAMINA

BRUNAT BISMARCKA

1, 3 - BIS- [( 2, 4 - DIAMINOFENYLO) DIAZENYLO] BENZEN

N

H

2

NH

2

NaNO

2

HCl

N

+

N

+

N

N

Cl-

Cl-

+

2

NH

2

SO

3

H

N

N

N

N

NH

2

SO

3

H

SO

3

H

NH

2

BENZYDAMINA ( 4, 4' - DIAMINODIFENYL )

KWAS NAFTIONOWY

CZERWIE

Ń

KONGO

śÓŁCIEŃ NAFTOLOWA

śÓŁCIEŃ MARTIUSA

BARWNIKI NITROZOWE

BARWNIKI NITROWE

OH

NO

2

NO

2

2, 4 - DINITRO - 1 - NAFTOL

ś

ÓŁCIE

Ń

MARTIUSA

N

OH

O

N

O

OH

ZIELE

Ń

NITROZOWA

OH

1 - NAFTOL

H

2

SO

4

OH

SO

3

H

SO

3

H

HO

3

S

HNO

3

OH

NO

2

NO

2

HO

3

S

KW. 2, 4, 7 - ( 1 - NAFTOLO) TRISULFONOWY

KW. 8 - HYDROKSY - 5, 7 - DINITRO - 2 NAFTALENOSULFONOWY

ś

ÓŁCIE

Ń

NAFTOLOWA

BARWNIKI KWIATÓW I MOTYLI

O

O

O

O

O

O

O

O

O

O

O

O

OH

O

H

OH

OH

OH

O

+

OH

O

H

OH

OH

FLAWON

CHROMON

KWERCETYNA

PELARGONIDYNA

O

+

OH

OH

OH

OH

O

+

OH

OH

OH

OH

O

H

OH

CYJANIDYNA

DELFINIDYNA

N

N

N

N

O

O

H

H

H

O

N

H

2

LEUKOPTERYNA

N

N

N

N

O

H

2

C

H

O

C

H

3

C

H

3

HC

OH

HC

OH

CH

OH

CH

2

OH

RYBOFLAWINA