شیمی

هدف آزمایش : تولید رنگدانه (پگمان رنگی)

وسایل مورد نیاز آزمایش : ارلن – بشر – قیف – کاغذ صافی – کوره ی الکتریکی – بهم زن – ترازوی دیجیتال – کروزه

تئوری ازمایش : رنگدانه ها مواد غیر محلول معدنی و الی هستند که به طور وسیعی در پوشش های سطحی و حفاظت اجسام بکار می روند. بطور کلی رنگدانه ها بر دو نوع هستند. رنگدانه های معدنی یا پگمانهای آلی. پگمانهای آلی یا از طریق سنتز و یا به طریق استخراج از نباتات تهیه می شوند. این پگمانهای الی مواد شیمیایی آلی هستند که روی هسته ی معدنی هیدروکسید آلومینیوم رسوب داده شده اند که از مهم ترین آن فتالوسیانینمی باشد که طیف رنگهای آلی توسط گیاهان و نباتات بوده که به رنگ ارغوانی می باشد.

امّا پگمان های معدنی از معادن بدست می اید که تقریباً همه ی ان ها ترکیبات شیمیایی همراه با مخلوط کمپلکس ها می باشند. که یک فلز در ساختمان آن ها بکار رفته است. رنگدانه های معدنی طبیعی در حلال های معمولی غیر محلول هستند. و در مقابل هوا و نور مقاومت خوبی دارند. و پایداری ان ها در برابر اسیدها و بازها و معرف های اکسید و احيا خیلی بالاست. و مهم ترین دلیل استفاده از رنگهای معدنی سنتزی مقاومت ان ها در مقابل گرما می باشد. که در صنایع سرامیک – و صنایع پوششی- و وسایل نقلیه و تاسیسات اهنی استفاده می گردد. پارامترهای مهم در تهیه ی پگمانها عبارتند از 1- کنترل درجه حرارت 2- سرعت افزایش مواد 3- رنگ ان ها 4- اندازه ی پگمانت 5- سرعت بهم زدن – رسوب دادن – و نحوه ی خشک کردن و اسیاب کردن و با چه سرعتی در واکنش شرکت می کنند می باشد.

رنگدانه های معدنی در طلاها – رزینها – و روغن های مصرفی در صنعت رنگ سازی نامحلول اند. اندازه ی ذرات یک رنگدانه تاثیر بسزایی در بعضی خصوصیات رنگ نظیر درخشندگی – براق- قدرت پرش و ته نشینی و یکنواختی دارد. و موارد مصرف پگمانهای معدنی – در لاکها – سرامیک سازی   - رنگهای روغنی – صنعت چاپ در رنگرزی الیاف و منسوجات بکار می روند. تهیه ی  پگمانهای معدنی به روش رسوب گیری و کلسینه کردن می باشد. در روش رسوب گیری مواد واکنش دهنده را کم کم به راکتور (ظرف واکنش) محتوی حلال که در حال بهم خوردن است ریخته دما و مقدار اضافه کردن مواد واکنش دهنده و سرعت به هم خوردن آن ها کنترل می گردد. تا اندازه و شکل دلخواه و رنگ بدست اید. در روش کلسینه کردن مواد واکنش دهنده را با هم مخلوط کرده و بعد مخلوط را تا مای بالای (C 137ْ – 573) بسته به نوع پگمان حرارت داده و سپس پگمان را آسیاب می کنند. و حصول آسیاب را شستو داده و جسم (پگمان) بدست امده را خشک و دو مرتبه اسیاب می کنند تا به ذرات ریز تبدیل شود. و گاهی از دو روش فوق (کلسینه کردن و رسوب گیری) برای تهیه ی پگمان استفاده می شود.

1- تهیه ی پگمان نارنجی کرومات (Cro3pb) و Pbo

پگمان نارنجی کرومات همان کرومات سرب بازی می باشد که در محیط قلیایی رسوب داده می شود. اندازه ذرات رنگدانه به درجه ی قلیائیت بستگی دارد. و در محیط قلیایی قوی ذرات بزرگتر و غلظت ان بیشتر خواهد بود.

روش آزمایش :

23 گرم نیترات سرب را در 50 میلی لیتر اب مقطر حل می کنیم و سپس بر روی ان 12/1 گرم کرومات سرب در cc50آب مقطر را اضافه می کنیم نزدیک به مرحله ی جوشیدن   و برای قلیاییکردن چند تکه از سود به محیط اضافه می کنیم و بمدت 15 دقیقه مخلوط را بطور ملایم حرارت داده و ان را بهم می زنیم. محلول را صاف کرده و پگمان نارنجی را در آون خشک می کنیم.

تهیه ی پگمان آبی آهن [] آبی برنزی (پگمان آبی آهن)

این رنگ دانه ها ترکیبات  فروسیانید آهن می باشند. که یک فلز قلیایی یا امونیاک نیز همرا آن ها می باشد. اگر فلز قلیایی باشد آبی های غیر برنزی و اگر همراه آمونیاک باشد آبی های برنزی می گویند.

: محلولی از یک گرم آهن سولفات هفت آبه  را در 15 میلی لیترآب مقطر حل می کنیم و محلول دیگری از 75/1 گرم سدیم فروسیانید در 30 میلی لیتر اب مقطر تهیه می نماییم ( و محلول فوق را با محلول 5/0 گرم آمونیوم سولفات در 15 میلی لیتر اب مقطر مخلوط می نمائیم. و ضمن به هم زدن با شعله ی کم حرارت دهید رسوب سفید برلین []   بدست می آید.

حال رسوب سفید برلین بدست آمده را با 15 میلی لیتر سولفوریک اسید 4 نرمال و 2 گرم سدیم کلرات اضافه نموده و اکسید می کنند و سپس از یکبار جوشاندن صاف کرده و پگمان آبی را خشک می کنیم.

تهیه ی پگمان سبز اکسید کروم هیدراته

تحقیقا مسطح نیست ولی مسطح در نظر می گیریم و تقارن D2H می باشد.این پگمان در دو مرحله ی کلسینه کردن پتاسیم دی کرومات پابوریک اسید در درجه حرارت بالا و سپس هیدرولیز مواد حاصله از کلسینه کردن جهت حذف مواد محلول ان تهیه می شود.

روش آزمایش :

یک گرم پتاسیم دی کرومات و 36/3 گرم بوریک اسید را در هاون به خوبی بسابید و سپس ان ها را به یک کروزه چینی منتقل کنید و در کوره ی الکتریکی به مدت یک ساعت در cْ500 قرار دهید سپس مواد داخل کروزه را داخل هاون خوب نرم کنید و به یک بشر منتقل نمائید. و بر روی آن 80 میلی لیتر آب مقطر اضافه نمائید و با شعله ی کم به مدت 15 دقیقه حرارت دهید. مجموعه را صاف، محصول را خشک می نمائیم.

روش تهیه فرمول شیمیایی :

تبصره : به همان اندازه که اسید بوریک معروف گردید، دوباره تولید شده. بازده صد درصد نیست. مواد ناخالص هم است شامل اسیدبوریک و تتراکرومات پتاسیم. این مواد در اب قابل حل بوده و می توان از پگمان سبز کروم هیدراته جدا کرد.

سوالات :

1- موارد استفاده ی پگمان های تهیه شده در کجاست؟

موارد استفاده ی عده ی پگمان ها 1- در لاكها 2- رنگهای روغنی 3- ورنی ها 4- رنگهای پلاستیکی 5- مرکبهای چاپ 6- رنگرزی کاغذ 7- تاسیسات آهنی 8- صنایع پوششی 9- سرامیک سازی

1- پگمان سبز هیدراته – در نقاشی – مرکب سازی – رنگ کردن شیشه – در صنایع برای ضدزنگ

2- پگمان ابی آهن  : در رنگ سازی – مرکب سازی و صنعت چاپ در نقاشی – لعاب کاری و نقاشی چینی – پلاستیک سازی – Fabric

3- پگمان نارنجی – رنگ کردن وسایل اسباب بازی – در نقاشی – در رنگ کردن ماشین – سرامیک سازی

2- در پگمان های معدنی غیر از پگمان های فوق الذکر کدامها را می شناسید نام برده و روش تهیه ی آن ها را بنویسید.

رنگدانه های معدنی 1- پگمان سفید CO

2- پگمان های قرمز سرنج pbo

3- پگمان شنگرف CrO4pbو SHg

4- پگمان شنگرف SCD بلغور کارمیم

5- پگمان سبز Cr2O3

رنگدانه سفيد مانند اكسيد تيتان Tio2 – اكسيد روي zno -سولفيد روي

رنگدانه ي قرمز مانند هماتيت Fe2o3 – سرنجpb2o3

رنگدانه ي |آبي – مانند كبالت و اولترامارين

رنگدانه هاي سياه – اكسيد آهن سياه Fe3o4

3- نقش كلرات سديم در سنتز پگمان آبي آهن را توضيح دهيد.

كلرات پتاسيم در در صفور اسيد سولفوريك رسوب سفيد برلين را اكسيد مي كند و باعث مي شود پگمان آبي بدست آيد، سپس نقش اكسيد كننده دارد و علت ديده شدن رنگ آبي بدليل انتقال الكترون ازFe-Fe. مي باشد و تبديل آهن II به آهن III مي باشد.