13. Φυσικοχημεία της βαφής

Σχετικά έγγραφα
ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΠΡΟΣΡΟΦΗΣΕΩΣ ΠΡΟΣΡΟΦΗΣΗ ΟΥΣΙΑΣ ΑΠΟ ΔΙΑΛΥΜΑΤΑ

Διαδικασίες Υψηλών Θερμοκρασιών

Φυσικοχημεία 2 Εργαστηριακές Ασκήσεις

ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ Π.Φ. ΜΟΙΡΑ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΑ ΑΕΡΙΑ ΛΥΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΙΣ ΜΕΘΟΔΟΥΣ ΧΡΩΜΑΤΟΓΡΑΦΙΑΣ ΧΡΩΜΑΤΟΓΡΑΦΙΑ:

Φυσική ΜΕΤΑΛΛΟΥΡΓΙΑ. Ενότητα 4: Θερμοδυναμική και Κινητική της Δομής. Γρηγόρης Ν. Χαϊδεμενόπουλος Πολυτεχνική Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών

Εισαγωγή στις Ετερογενείς Χημικές Αντιδράσεις

Χρωµατογραφικές µέθοδοι διαχωρισµού

Ανάλυση Τροφίμων. Ενότητα 4: Θερμοχημεία Χημική Ενέργεια Τ.Ε.Ι. ΘΕΣΣΑΛΙΑΣ. Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων. Ακαδημαϊκό Έτος

Εφαρμοσμένη Θερμοδυναμική: Εξετάζει σχέσεις θερμότητας, μηχανικού έργου και ιδιοτήτων των διαφόρων θερμοδυναμικών

Πείραμα 2 Αν αντίθετα, στο δοχείο εισαχθούν 20 mol ΗΙ στους 440 ºC, τότε το ΗΙ διασπάται σύμφωνα με τη χημική εξίσωση: 2ΗΙ(g) H 2 (g) + I 2 (g)

Εφαρμοσμένη Θερμοδυναμική: Εξετάζει σχέσεις θερμότητας,

KINHTIKH ΕΤΕΡΟΓΕΝΩΝ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΩΝ (ετερογενής κατάλυση)

Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων. Ανόργανη Χημεία. Ενότητα 6 η : Θερμοχημεία Χημική ενέργεια. Δρ. Δημήτρης Π. Μακρής Αναπληρωτής Καθηγητής.

Παράγοντες που επηρεάζουν τη θέση της χημικής ισορροπίας. Αρχή Le Chatelier.

ΦΥΣΙΚΗ ΧΗΜΕΙΑ ΙΙΙ ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΕΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ: ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ ΣΤΗ ΣΤΑΘΕΡΑ ΤΑΧΥΤΗΤΑΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗΣ

14. ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΚΑΙ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ

Σύνοψη ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΧΗΜΙΚΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ Χημική αντίδραση : a 1. + α 2 Α (-a 1 ) A 1. +(-a 2

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ. Χαροκόπειο Πανεπιστήμιο. 11 Μαΐου 2006

Η κίνηση του νερού εντός των φυτών (Soil-Plant-Atmosphere Continuum) Δημήτρης Κύρκας

ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΙ ΚΥΤΤΑΡΙΚΗΣ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΚΑΙ ΔΙΑΠΕΡΑΤΟΤΗΤΑ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 8 IAΣTOΛH KAI ΣYΣTOΛH

Θεωρητική Εξέταση. Τρίτη, 15 Ιουλίου /3

Φυσικοχημεία για Βιολόγους. Εργ. Φυσικοχημείας. Τηλ

XHMIKH KINHTIKH & ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ. Γλυκόζη + 6 Ο 2 6CO 2 + 6H 2 O ΔG o =-3310 kj/mol

ΧΗΜΙΚΗ ΚΙΝΗΤΙΚΗ ΓΕΝΙΚΑ. Σύντομη αναφορά στον όρο «Χημική κινητική» ΠΩΣ ΟΔΗΓΟΥΜΑΣΤΕ ΣΤΑ ΑΝΤΙΔΡΩΝΤΑ

ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ ΤΡΟΦΙΜΩΝ Ι

ΘΕΜΑ 1 0 Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση σε κάθε μία από τις επόμενες ερωτήσεις:

Άσκηση 7η. Χημική Ισορροπία. Εργαστήριο Χημείας Τμήμα ΔΕΑΠΤ Πανεπιστήμιο Πατρών

ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ. o o o f f 3 o o o f 3 f o o o o o f 3 f 2 f 2 f H = H ( HCl ) H ( NH ) 2A + B Γ + 3

ΤΜΗΜΑ ΧΗΜΕΙΑΣ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟY ΠΑΤΡΩΝ ΕΝΖΥΜΟΛΟΓΙΑ. Ενότητα ε. Κινητική των Ενζύμων ΑΛΕΞΙΟΣ ΒΛΑΜΗΣ ΕΠΙΚΟΥΡΟΣ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ ΒΙΟΧΗΜΕΙΑΣ

ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΘΕΩΡΙΑ & ΑΣΚΗΣΕΙΣ

ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ. κινητική + + δυναμική

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΦΥΣΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΙΙ ΤΜΗΜΑΤΟΣ ΧΗΜΕΙΑΣ

ΤΕΧΝΙΚΗ ΧΗΜΙΚΩΝ ΚΑΙ ΒΙΟΧΗΜΙΚΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ

Χημικές αντιδράσεις καταλυμένες από στερεούς καταλύτες

ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ ΙΙΙ. Διάχυση Συναγωγή. Δημήτριος Τσιπλακίδης e mail: dtsiplak@chem.auth.gr url: users.auth.gr/~dtsiplak

ΘΕΡΜΙΔΟΜΕΤΡΙΑ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΜΗΔΕΝΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ. Μονάδες - Τάξεις μεγέθους

ΟΜΟΣΠΟΝ ΙΑ ΕΚΠΑΙ ΕΥΤΙΚΩΝ ΦΡΟΝΤΙΣΤΩΝ ΕΛΛΑ ΟΣ (Ο.Ε.Φ.Ε.) ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ 2014 ÊÏÑÕÖÁÉÏ ÅÕÏÓÌÏÓ

Προσδιορισμός της Γραμμομοριακής Μάζας ουσίας με την μέθοδο της Κρυοσκοπίας

Χημική Κινητική. Κωδ. Μαθήματος 718 Τομέας Φυσικοχημείας, Τμήμα Χημείας, ΕΚΠΑ. Μάθημα 11. Βίκη Νουσίου

Τμήμα Τεχνολογίας Τροφίμων. Ανόργανη Χημεία. Ενότητα 11 η : Χημική ισορροπία. Δρ. Δημήτρης Π. Μακρής Αναπληρωτής Καθηγητής.

ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ. 2NH + 3Cl N + 6HCl. 3 (g) 2 (g) 2 (g) (g) 2A + B Γ + 3. (g) (g) (g) (g) ποια από τις παρακάτω εκφράσεις είναι λανθασµένη;

1 IΔΑΝΙΚΑ ΑΕΡΙΑ 1.1 ΓΕΝΙΚΑ

ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ. 2NH + 3Cl N + 6HCl. 3 (g) 2 (g) 2 (g) (g) 2A + B Γ + 3. (g) (g) (g) (g) ποια από τις παρακάτω εκφράσεις είναι λανθασµένη;

ΧΗΜΙΚΗ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ. Το τρίχωμα της τίγρης εμφανίζει ποικιλία χρωμάτων επειδή οι αντιδράσεις που γίνονται στα κύτταρα δεν καταλήγουν σε χημική ισορροπία.

4.2 Παρα γοντες που επηρεα ζουν τη θε ση χημικη ς ισορροπι ας - Αρχη Le Chatelier

Φυσικοί μετασχηματισμοί καθαρών ουσιών

ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗ ΓΕΩΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ

ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΑ Μ.Ε ΠΡΟΟΔΟΣ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΧΗΜΕΙΑΣ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ Γ' ΛΥΚΕΙΟΥ ΗΜ/ΝΙΑ: ΔΙΑΡΚΕΙΑ: 3 ώρες

ΠΑΡΑΡΤΗΜΑ 3 ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΩΝ ΦΑΣΕΩΝ ΑΠΟ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΑ ΔΕΔΟΜΕΝΑ

ΧΗΜΙΚΗ ΚΙΝΗΤΙΚΗ. Εισαγωγή. 3.1 Γενικά για τη χημική κινητική και τη χημική αντίδραση - Ταχύτητα αντίδρασης

Η ΕΞΙΣΩΣΗ ΤΗΣ ΤΑΧΥΤΗΤΑΣ ΓΙΑ ΚΙΝΗΤΙΚΗ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΗΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗΣ

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΗ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΩΝ ΦΑΙΝΟΜΕΝΩΝ ΙΑΧΥΣΗΣ ΣΕ ΠΟΛΥΜΕΡΙΚΑ ΣΩΜΑΤΙ ΙΑ. ΤΟ ΜΟΝΤΕΛΟ ΤΥΧΑΙΩΝ ΠΟΡΩΝ ΚΑΙ ΠΟΛΥΜΕΡΙΚΗΣ ΙΑΣΤΟΛΗΣ

Τύποι Διαρροών. Κίνηση Ρύπου. Ανίχνευση Ρύπου. Ρύπος. εμείς τι παίρνουμε χαμπάρι με χημικές αναλύσεις δειγμάτων νερού;

Στις ερωτήσεις A1 - A4, να γράψετε τον αριθμό της ερώτησης και δίπλα σε κάθε αριθμό το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ & ΑΣΚΗΣΕΙΣ

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΗ ΕΞΕΤΑΣΗ ΦΥΕ22 (ΦΥΣΙΚΟΧΗΜΕΙΑ) 2 ο Μέρος: ΑΣΚΗΣΕΙΣ (75 %) Διάρκεια: 3 ώρες και 45 λεπτά ( ) Α. Χημική Θερμοδυναμική

Φάση 1 Φάση 2 Φάση 3 προϊόν χρόνος

1. ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ ΔΙΑΧΩΡΙΣΜΟΥ (γενική περιγραφή και αναγκαιότητα) 17

ΚΟΡΕΣΜΕΝΟ ΕΔΑΦΟΣ ΜΕΤΑΦΟΡΑ ΡΥΠΟΥ ΛΟΓΩ ΜΕΤΑΓΩΓΗΣ. Σχόλιο: ίδια έκφραση για ροή ρευστού σε αγωγό ή πορώδες μέσο V V

ΝΟΜΟΙ ΑΕΡΙΩΝ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΗ

ΘΕΡΜΟΧΗΜΕΙΑ Δημήτρης Παπαδόπουλος, χημικός Βύρωνας, 2015

Ταχύτητα χημικών αντιδράσεων

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗ ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ

Παππάς Χρήστος. Επίκουρος καθηγητής

ΑΡΧΕΣ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ

Τ, Κ Η 2 Ο(g) CΟ(g) CO 2 (g) Λύση Για τη συγκεκριμένη αντίδραση στους 1300 Κ έχουμε:

panagiotisathanasopoulos.gr

Ακαδημαϊκό έτος ΜΕΡΟΣ Α : ΘΕΩΡΙΑ/ΕΡΩΤΗΜΑΤΑ Τελική Εξέταση ΦΥΕ22 ΒΑΡΥΤΗΤΑ: 30%

ΧΗΜΕΙΑ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Β ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ 2002

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΦΥΣΙΚΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ ΤΜΗΜΑΤΟΣ ΦΑΡΜΑΚΕΥΤΙΚΗΣ

Χημικές Διεργασίες: Εισαγωγή

Διαδικασίες Υψηλών Θερμοκρασιών

Φάση ονοµάζεται ένα τµήµα της ύλης, οµοιογενές σε όλη την έκτασή του τόσο από άποψη χηµικής σύστασης όσο και φυσικής κατάστασης.

Ιωάννης Πούλιος, Καθηγητής Εργ. Φυσικοχημείας Α.Π.Θ. Τηλ

ΕΝΩΣΗ ΚΥΠΡΙΩΝ ΦΥΣΙΚΩΝ

Γεωργικά Φάρμακα ΙΙΙ

ΧΗΜΕΙΑ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Β ΛΥΚΕΙΟΥ 2002

5.3 Υπολογισμοί ισορροπίας φάσεων υγρού-υγρού

ιαγώνισµα : ΧΗΜΕΙΑ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ.Β ΛΥΚΕΙΟΥ

Ομογενή Χημικά Συστήματα

ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΦΥΣΙΚΩΝ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ Ι & ΙΙ Εργαστηριακή Άσκηση 6: ΞΗΡΑΝΣΗ ΣΕ ΡΕΥΜΑ ΑΕΡΑ

Φυσικοχημεία για Βιολόγους. Εργ. Φυσικοχημείας. Τηλ

Διατύπωση μαθηματικών εκφράσεων για τη περιγραφή του εγγενούς ρυθμού των χημικών αντιδράσεων.

2ο Σύνολο Ασκήσεων. Λύσεις 6C + 7H 2 C 6 H H διαφορά στο θερμικό περιεχόμενο των προϊόντων και των αντιδρώντων καλείται

Κεφάλαιο 3. Διεργασίες στη διεπιφάνεια υγρούστερεού

Σκοπός: Περιγραφή της συμπεριφοράς των νευρικών κυττάρων και ποσοτικά και ποιοτικά.

Ατομική μονάδα μάζας (amu) ορίζεται ως το 1/12 της μάζας του ατόμου του άνθρακα 12 6 C.

Κεφάλαιο 3 ο. Χημική Κινητική. Παναγιώτης Αθανασόπουλος Χημικός, Διδάκτωρ Πανεπιστημίου Πατρών. 35 panagiotisathanasopoulos.gr

Στις ερωτήσεις , να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθµό της ερώτησης και δίπλα το γράµµα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

Energy resources: Technologies & Management

ΑΡΧΗ 1ΗΣ ΣΕΛΙ ΑΣ Β ΤΑΞΗ

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΕΣ ΠΡΟΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Β ΤΑΞΗΣ ΕΝΙΑΙΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΕΜΠΤΗ 13 ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΥ 2001 ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΟ ΜΑΘΗΜΑ ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΙ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

ΧΡΩΜΑΤΟΓΡΑΦΙΚΕΣ ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΑΝΑΛΥΣΗΣ

ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΑΙ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΙΔΑΝΙΚΩΝ ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΩΝ ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΑΙ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΙΔΑΝΙΚΩΝ ΑΝΤΙΔΡΑΣΤΗΡΩΝ

Οι ιδιότητες των αερίων και καταστατικές εξισώσεις. Θεόδωρος Λαζαρίδης Σημειώσεις για τις παραδόσεις του μαθήματος Φυσικοχημεία Ι

Σφαιρικές συντεταγμένες (r, θ, φ).

Φαινόμενα Μεταφοράς Μάζας θερμότητας

ΔΙΔΑΚΤΙΚΗ ΤΗΣ ΧΗΜΕΙΑΣ 30/1/2018

Transcript:

13. Φυσικοχημεία της βαφής Bαφή ονομάζεται ο εξευγενισμός κάποιου υλικού με τεχνητή αλλαγή του αρχικού χρώματός του. H τεχνική της βαφής επιλέγεται ανάλογα με το είδος του υποστρώματος και τις απαιτούμενες αντοχές του βαμμένου χρωματισμένου υλικού. H εμφάνιση και ανάπτυξη νέων υποστρωμάτων δημιουργεί συνεχώς νέα προβλήματα, οδηγεί σε νέα χρώματα και μεθόδους βαφής και επηρεάζει αποφασιστικά τη βαφική τεχνική. Η βαφή όλων των κλωστοϋφαντουργικών προϊόντων βασίζεται, κυρίως, σε διεργασίες ρόφησης, στις οποίες περιλαμβάνονται φαινόμενα μεταφοράς (διάχυση) και συνοδεύονται συχνά από χημικές αντιδράσεις. Eίναι απαραίτητο να γίνεται διάκριση μεταξύ της προσρόφησης (συγκράτηση του χρώματος στην επιφάνεια του υποστρώματος), χημειορόφησης και απορρόφησης (συγκράτησης του χρώματος στο εσωτερικό του). Aν αυτό δεν καθορίζεται, κάνουμε λόγο για ρόφηση. Οι διεργασίες προσρόφησης στερεού - υγρού κατά τη βαφή συνδέονται άμεσα με την ικανότητα ορισμένων στερεών να δεσμεύουν επιλεκτικά συγκεκριμένες ουσίες από ένα διάλυμα πάνω στην επιφάνειά τους. Όταν διάλυμα χρωστικής έρθει σε επαφή με κάποιο προσροφητικό μέσο ή ενεργοποιημένες ίνες, τα σωματίδια της χρωστικής διαχέονται στους πόρους της ίνας και, στη συνέχεια, προσροφούνται στις εισόδους και στο εσωτερικό των πόρων. Η αντίσταση στη μεταφορά μάζας στο οριακό στρώμα της ίνας είναι αμελητέα. Εξαιτίας της προσρόφησης χρωστικής, η διάμετρος των πόρων της επιφάνειας συρρικνώνεται και το μήκος των πόρων μικραίνει. Επομένως, οι στενοί πόροι εμποδίζουν την περαιτέρω διάχυση της χρωστικής στο εσωτερικό τους. Οι θέσεις όπου γίνεται η προσρόφηση είναι ετερογενείς, δεδομένου ότι η επιφανειακή χημική δομή των ενεργοποιημένων ινών δεν είναι ομογενής. Aντίθετα η βαφική με πάστες τυποβαφής, επιχρίσματα, βερνίκια, μελάνες κ.ά. γίνεται με μηχανική σύνδεση με το υπόστρωμα και εξετάζεται σε ειδικό κεφάλαιο. H βαφική διαδικασία είναι εξαιρετικά πολύπλοκη και η κατανόησή της προϋποθέτει γνώση των νόμων της διάχυσης και προσρόφησης, καθώς και των φυσικών και χημικών ιδιοτήτων των χρωμάτων και των υποστρωμάτων. Για την κατανόηση της βαφικής διαδικασίας γίνεται στο κεφάλαιο αυτό μια προσπάθεια προσέγγισης των φαινομένων και των μηχανισμών που αυτή περιλαμβάνει. H βαφική διαδικασία, δηλαδή η κατανομή του χρώματος ανάμεσα στις δύο φάσεις (λουτρό βαφής και υπόστρωμα), περιγράφεται με τη θερμοδυναμική της βαφής (ρόφηση και εκρόφηση στην κατάσταση ισορροπίας) και την κινητική της βαφής (διάχυση του χρώματος και αντιδράσεις). Tο πιο σημαντικό στάδιο που καθορίζει την ταχύτητα της βαφής είναι η διάχυση των μορίων των χρωμάτων από το λουτρό στην επιφάνεια και ύστερα στο εσωτερικό των ινών, δηλαδή η συνεχής μετακίνηση μορίων σε βάρος των συσσωματωμάτων προς και από το εσωτερικό της ίνας. Tέλος, μετά από αρκετό χρόνο αποκαθίσταται θερμοδυναμική ισορροπία ανάμεσα στα μόρια του χρώματος που είναι προσροφημένα στις ίνες και σε αυτά που βρίσκονται στο λουτρό βαφής. Για να αποκατασταθεί η ισορροπία αυτή χρειάζεται πολύς χρόνος (αρκετές ώρες). Eίναι φανερό, λοιπόν, ότι η ταχύτητα διάχυσης των χρωμάτων έχει τη μεγαλύτερη σημασία στη διαδικασία της βαφής. Aυτή μπορεί να επηρεαστεί από το χρώμα, τη συγκέντρωση του ηλεκτρολύτη, τη θερμοκρασία της βαφής και το υπόστρωμα, όπως έχει ήδη αναφερθεί. Tα χρώματα που έχουν μεγάλη ταχύτητα, εκτός από την ανομοιομορφία βαφής που μπορεί να παρουσιάσουν, έχουν συνήθως και μικρές αντοχές στις υγρές κατεργασίες ενώ αυτά που «τραβούν» αργά έχουν καλύτερη ομοιομορφία βαφής και μεγαλύτερες αντοχές. Mε τον όρο συγγένεια (affinity) εννοούμε την ικανότητα που έχει το χρώμα να μετακινείται από το διάλυμα προς την ίνα και να καθορίζει την κατανομή του χρώματος στο σύστημα λουτρό - ίνα. Mεγάλη συγγένεια σημαίνει ότι το χρώμα προτιμά να βρίσκεται στην ίνα παρά στο λουτρό. Mικρή συγγένεια σημαίνει το αντίθετο. Eπίσης, ένα χρώμα μεγάλης συγγένειας έχει μεγαλύτερες αντοχές στο πλύσιμο από ό,τι ένα χρώμα μικρής συγγένειας που έχει την τάση να επιστρέφει στο λουτρό βαφής. Η συγγένεια αποτελεί την ποσοτική έκφραση της συνάφειας και, μάλιστα, τη διαφορά του χημικού δυναμικού του χρώματος στην ίνα και του αντίστοιχου στο λουτρό βαφής εκφρασμένη σε Joule / μόριο.

Δεν πρέπει, όμως, η συγγένεια να συγχέεται με την ταχύτητα διάχυσης, η οποία είναι το μέτρο της ποσότητας του χρώματος που προσροφάται σε καθορισμένο χρόνο. 13. 1 Θερμοδυναμική της βαφής H κατανομή του χρώματος ανάμεσα στην ίνα και στο λουτρό βαφής, όταν το σύστημα βρίσκεται στην κατάσταση ισορροπίας, αποτελεί βασικό παράγοντα στη μελέτη και ερμηνεία της βαφής. H σχέση των συγκεντρώσεων του χρώματος που κατανέμεται στις δύο φάσεις σε μια σταθερή θερμοκρασία (συγκεντρώσεις ισορροπίας) παρέχει τις ισόθερμες κατανομής. Oι ισόθερμες, που βρίσκονται πειραματικά στη βαφή, είναι τριών τύπων (σχήμα 13.1). Λόγω της ομοιότητας της μαθηματικής τους έκφρασης με τις ισόθερμες προσρόφησης των αερίων χαρακτηρίζονται ως ισόθερμες Nernst (α), Freundlich (β) και Langmuir (γ) [1, 2, 3]. C I α β γ C Λ Σχήμα 13.1. Γραφική παράσταση των τριών τύπων ισοθέρμων που συναντώνται στη βαφή. Bird, C.L. & Boston, W.S., Society of Dyers and Colourists, Bradford, ENGLAND, The Theory of Coloration of Textiles, Fig. 4.12 Page 185. Οι ισόθερμες της προσρόφησης, γενικά, κατατάσσονται με βάση το πλήθος των διαθέσιμων πειραματικών δεδομένων σε επιμέρους κατηγορίες. Έτσι, για την περιγραφή διαφόρων τύπων ισόθερμων έχουν εξαχθεί εξισώσεις εκ των οποίων οι πιο σημαντικές είναι οι εξισώσεις Langmuir, Freundlich, Brunnauer-Emmett- Teller (BET) και Nernst [1, 2, 3]. Οι ισόθερμες προσρόφησης χρησιμοποιούνται για να περιγράψουν μακροσκοπικά το φαινόμενο αλλά δεν μπορούν να εξηγήσουν με ακρίβεια το μηχανισμό της αντίδρασης που λαμβάνει χώρα. Οι μηχανισμοί αυτοί μπορούν να διερευνηθούν με μοριακές μελέτες, όπως για παράδειγμα με την βοήθεια της φασματοσκοπίας. Ισόθερμη Freundlich Η εξίσωση Freundlich είναι εμπειρική σχέση που στηρίζεται στις ακόλουθες παραδοχές: α) η επιφάνεια του προσροφητικού μέσου είναι ετερογενής, β) αποτελείται από ενεργά κέντρα διαφορετικής τάξης, γ) σε κάθε τάξη ενεργών κέντρων γίνεται προσρόφηση σύμφωνα με την ισόθερμη Langmuir. Η εξίσωση Freundlich έχει την εξής μορφή: [ D] 1/ n f k[ D] s (13.1.1) όπου, [D] f : η συγκέντρωση του χρώματος στην ίνα, σε mmol/όγκο υποστρώματος ή mmol/kg [D] s : η συγκέντρωση του χρώματος στο λουτρό βαφής, σε mmol/l n: η σταθερά προσρόφησης k : σταθερά αναλογίας Η εξίσωση αυτή περιγράφει πολλά πειραματικά δεδομένα με ικανοποιητική ακρίβεια [1, 2, 3].

Ισόθερμη Nernst Η ισόθερμη Nernst προκύπτει σε περιπτώσεις βαφής πολυεστέρα με χρώματα διασποράς. Σχηματίζεται μια στερεή φάση από τα μόρια του χρώματος διασποράς, τα οποία είναι αδιάλυτα στο νερό, και έτσι αυτά περνάνε πρώτα στη στερεή φάση και έπειτα διέρχονται στην ίνα. Η εξίσωση Nernst εκφράζεται ως εξής: [D] f = k[d] s (13.1.2) όπου, [D] f : η συγκέντρωση του χρώματος στην ίνα, σε mmol/όγκο υποστρώματος ή mmol/kg [D] s : η συγκέντρωση του χρώματος στο λουτρό βαφής, σε mmol/l k : σταθερά αναλογίας [1, 2, 3] Ισόθερμη Langmuir Παρακάτω εξετάζεται διεξοδικά η περίπτωση (γ) της ισόθερμης Langmuir, που τη συναντούμε σε βαφικά συστήματα, όπως η βαφή μάλλινων ινών και νάυλον με όξινα χρώματα. Στη βαφική, σε συνθήκες ισορροπίας (βαφή των δειγμάτων για μεγάλο χρονικό διάστημα) η προσρόφηση και η εκρόφηση περιγράφονται με τις παρακάτω εξισώσεις: Προσρόφηση d C Ι / dt = k 1 C Λ (S- C Ι ) (13.1.3) Εκρόφηση -d C Ι / dt = k 2 C Ι όπου C Ι = συγκέντρωση του χρώματος στην ίνα C Λ = συγκέντρωση του χρώματος στο λουτρό βαφής S = τιμή κορεσμού της ίνας k 1, k 2 = σταθερές ταχύτητας Στην κατάσταση θερμοδυναμικής ισορροπίας k 1 / k 2 = k, προκύπτει: (13.1.4) (13.1.5) Έτσι, από την ισόθερμη κατά Langmuir κατασκευάζουμε ευθεία με συντεταγμένες 1 / C Ι και 1 / C Λ, από την κλίση της οποίας μπορούμε να υπολογίσουμε τη σταθερά της θερμοδυναμικής ισορροπίας k και την τιμή κορεσμού της ίνας S (σχήμα 13.2).

Σχήμα 13.2. Γραφική παράσταση της ισόθερμης κατά Langmuir και της ανηγμένης γραμμικής της μορφής μετά την αντιστροφή των C Ι και C Λ. Bird, C.L. & Boston, W.S., Society of Dyers and Colourists, Bradford, ENGLAND, The Theory of Coloration of Textiles, Fig. 4.13 Page 186 Τα τρία βασικά θερμοδυναμικά μεγέθη, με τα οποία μπορούμε να κάνουμε εκτιμήσεις για το μέτρο των δυνάμεων συγκράτησης του χρώματος στις ίνες, είναι: α) η κανονική μεταβολή της ελεύθερης ενέργειας ΔG ο, που στην περίπτωση αυτή παρέχει τη δυναμική συγγένεια μεταξύ χρώματος - υποστρώματος (standard affinity), β) η κανονική μεταβολή της ενθαλπίας ΔΗ ο και γ) η κανονική μεταβολή της εντροπίας ΔS ο. Τα μεγέθη αυτά συνδέονται μεταξύ τους με τις παρακάτω εξισώσεις: ΔG ο = R T lnk lnk = ΔΗ ο / R T + σταθ. Van t Hoff ΔG ο = ΔΗ ο T ΔS ο Gibbs (13.1.6) (13.1.7) (13.1.8) Υπολογίζοντας την k από την κλίση της ευθείας του σχήματος 13.2 και με τη βοήθεια της εξίσωσης 13.1.6 προκύπτει η ΔG ο. Από την εξίσωση 13.1.7 και την κλίση του σχήματος 13.3 υπολογίζουμε τη ΔΗ ο και από την εξίσωση 13.1.8 τη ΔS ο [1, 2, 3]. lnk 1 T

Σχήμα 13.3. Γραφική παράσταση της εξίσωσης Van t Hoff για τον υπολογισμό της ΔΗ ο. Η ΔG ο (αρνητική) περιγράφει την τάση του διαλυμένου χρώματος να κινηθεί από το λουτρό βαφής προς την ίνα, μέχρις ότου αποκατασταθεί η ισορροπία στην υδατική και στερεή φάση. Η ελεύθερη ενέργεια του διαλύματος είναι μεγαλύτερη από την αντίστοιχη της ίνας και με αυτόν τον τρόπο γίνεται η μεταφορά του χρώματος. Η αποκατάσταση, όμως, της ισορροπίας συνεπάγεται ελάττωση του συνολικού ποσού ενέργειας του συστήματος, οπότε εκλύεται θερμότητα κατά τη διάρκεια της βαφής (εξώθερμη αντίδραση). Επομένως, η ποσότητα του χρώματος που προσροφάται πάνω στην ίνα στην κατάσταση ισορροπίας είναι μικρότερη σε υψηλότερη θερμοκρασία από ό,τι αυτή που προσροφάται σε χαμηλότερη (σχήμα 13.4). Η εξάντληση δηλαδή του χρώματος σε υψηλή θερμοκρασία είναι μικρότερη, διότι ευνοείται η εκρόφηση του χρώματος από την αύξηση της θερμοκρασίας (αρχή Le Chatellier). Σχήμα 13.4. Γραφική παράσταση της επίδρασης της θερμοκρασίας στην προσρόφηση του χρώματος στην ίνα κατά τη θερμοδυναμική ισορροπία. Bird, C.L. & Boston, W.S., Society of Dyers and Colourists, Bradford, ENGLAND, The Theory of Coloration of Textiles, Fig. 5.21 Page 278 Η ταχύτητα, όμως, αποκατάστασης της ισορροπίας είναι μεγαλύτερη σε υψηλές από ό,τι σε χαμηλές θερμοκρασίες λόγω της σημαντικής αύξησης της σταθεράς ταχύτητας της αντίδρασης βαφής με την αύξηση της θερμοκρασίας [1, 2, 3]. Από τις τιμές της ΔS ο μπορούμε να βγάλουμε συμπεράσματα για την «αταξία» των μορίων στην κατάσταση ισορροπίας (ελάττωση της εντροπίας του συστήματος σημαίνει ότι στην κατάσταση ισορροπίας τα σωματίδια του χρώματος καταλαμβάνουν συγκεκριμένες θέσεις στο υπόστρωμα. Αυξάνεται, δηλαδή, η τάξη όλου του συστήματος). Ένα τελευταίο σημαντικό μέγεθος είναι η εξάντληση του λουτρού βαφής Ε που ορίζεται από τον τύπο: CA - C E 1 C T T (13.1.9)

όπου C Α = η αρχική συγκέντρωση του χρώματος στο λουτρό πρό της βαφής και C Τ = η τελική συγκέντρωση του χρώματος στο λουτρό μετά τη βαφή [1, 2, 3] 13.2. Κινητική της βαφής Διάχυση του χρώματος στην ίνα H βαφή περιλαμβάνει τρία στάδια: Μετακίνηση του χρώματος από το λουτρό βαφής με προσρόφηση στην επιφάνεια της ίνας. Διάχυση του χρώματος στο εσωτερικό της ίνας. Συγκράτηση του χρώματος στην ίνα με φυσικές δυνάμεις ή και χημικούς δεσμούς. Το ποσό του χρώματος που προσροφά η ίνα με την πάροδο του χρόνου, περιγράφεται από μια καμπύλη (σχήμα 13.5) [1-7]. C t Σχήμα 13.5. Γραφική παράσταση της προσρόφησης του χρώματος συναρτήσει του χρόνου. Bird, C.L. & Boston, W.S., Society of Dyers and Colourists, Bradford, ENGLAND,The Theory of Coloration of Textiles, Fig. 6.4 Page 301 t Παρόμοιες καμπύλες μπορούν να γίνουν για διάφορες θερμοκρασίες, όπου παρατηρείται γενικά ότι η ταχύτητα βαφής αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας. Η βαφή ως διαδικασία διάχυσης σε ένα διφασικό σύστημα περιγράφεται από τρία στάδια: Διάχυση του χρώματος από το διάλυμα στην επιφάνεια της ίνας. Προσρόφηση του χρώματος στην ίνα. Διάχυση του χρώματος στο εσωτερικό της ίνας. Με την προϋπόθεση ότι η μηχανική ανάδευση στο λουτρό κατά τη διάρκεια της βαφής είναι επαρκής και η προσρόφηση του χρώματος στην επιφάνεια της ίνας γίνεται ταχύτατα, το τελευταίο στάδιο (η διάχυση στο εσωτερικό της ίνας) είναι αυτό που καθορίζει την κινητική του φαινομένου αυτού και, επομένως, μπορεί να προσδιοριστεί η ταχύτητά του. Η διάχυση αυτής της μορφής περιγράφεται με τους νόμους του Fick: dc J D dx (13.1.10) 1ος νόμος

(13.1.11) 2ος νόμος όπου J = πυκνότητα ροής, δηλαδή ο αριθμός των mol του χρώματος που διέρχονται από τη μονάδα της επιφάνειας στη μονάδα του χρόνου και D = συντελεστής διάχυσης, δηλαδή το ποσό του χρώματος που διέρχεται στη μονάδα του χρόνου μέσω της μονάδας της επιφάνειας ανά βαθμίδα μονάδας συγκέντρωσης. Ο συντελεστής διάχυσης, επομένως, είναι το μέτρο της ικανότητας διάχυσης ενός χρώματος μέσα στην ίνα. Ο πρώτος νόμος του Fick αποδίδει τη σχέση ανάμεσα στην πυκνότητα ροής και τη βαθμίδα συγκέντρωσης dc/dx ενώ ο δεύτερος τη χρονική αλλαγή της τοπικής συγκέντρωσης [1, 2, 3]. Σε συνθήκες σταθερής βαθμίδας συγκέντρωσης (στατική κατάσταση, steady state), ο προσδιορισμός του συντελεστή διάχυσης γίνεται εύκολα με τον πρώτο νόμο του Fick. Στη βαφική, όμως, διαδικασία επικρατούν συνθήκες μεταβαλλόμενης βαθμίδας συγκέντρωσης (non-steady state) και περιγράφονται από το δεύτερο νόμο του Fick. Στην κατάσταση αυτή η συγκέντρωση του χρώματος στο λουτρό βαφής συνεχώς ελαττώνεται (finite dyebath) και στην ίνα συνεχώς αυξάνει. Μια προσεγγιστική μαθηματική επίλυση για την παραπάνω περίπτωση έδωσε ο Crank: (13.1.12) όπου Ε = εξάντληση του λουτρού βαφής Ct = συγκέντρωση του χρώματος στην ίνα σε χρόνο t C = συγκέντρωση του χρώματος στην ίνα στην ισορροπία D = συντελεστής διάχυσης r = ακτίνα της ίνας [5, 6] Αν σχεδιάσουμε την καμπύλη του κλάσματος Ct / C συναρτήσει της ρίζας του χρόνου, προκύπτει για το αρχικό στάδιο της βαφής μια γραμμική σχέση (σχήμα 13.6). Τέτοια συμπεριφορά συναντάται σχεδόν πάντοτε στη διαδικασία της βαφής, ονομάζεται «νόμος της ρίζας του χρόνου» και απορρέει από το δεύτερο νόμο του Fick. Τέλος, από την κλίση του αρχικού γραμμικού τμήματος της καμπύλης μπορούμε να υπολογίσουμε το συντελεστή διάχυσης D, εφόσον γνωρίζουμε τη διάμετρο της ίνας [1, 2, 3, 6]. C t C α t

Σχήμα 13.6. Γραφική παράσταση του νόμου της ρίζας του χρόνου. Βιβλιογραφία/Αναφορές 1. Bird, C.L. & Boston, W.S. (1975). The Theory of Coloration of Textiles. Bradford: Society of Dyers and Colourists. 2. Vickerstaff, T. (1954). The physical chemistry of dyeing. London and Edingburg: Oliver and Boyd. 3. Peters, R.H. (1975). The Physical Chemistry of Dyeing. Amsterdam: Elsevier Scientific Publishing Company. 4. Rys, P. & Zollinger H. (1976). Leitfaden der Farbstoffchemie. Weinheim: Verlag Chemie. 5. Crank, J. (1975). Mathematics of Diffusion. Oxford: Clarendon Press. 6. Giles, C.H.A. (1990). Laboratory Course in Dyeing. Bradford: The Society of Dyers and Colourists. 7. Πέππα, Θ. & Βασιλειάδη, Σ. (2003). Τεχνολογία βαφής και φινιρίσματος. Αθήνα: Αυτοέκδοση.