پولونیم

پولونیم عنصری به رنگ نقره ای و دارای ایزوتوپی ( همسانی ) بیشتری از دیگر عناصر دارد و رادیو اکتیو است و با ساختار منوکلینیک متبلور می شود . این عنصر در سال 1898توسط Pierre and Marie Curie دانشمند فرانسوی کشف گردید . این عنصر به آسانی در اسیدهای رقیق حل می شود اما به مقدار ناچیزی در آلکالیها حل می شود . این عنصر در پیچبلند ( اورانیت ) وجود دارد و همچنین از تجزیه رادیم به کار می رود . پولونیم همچنین با نام رادیوم F نیز وجود دارد. این عنصر اولین بار توسط Mme کشف شده است. کوری در سال 1898 وقتی در جستجوی رادیواکتیوی عناصر دیگر بود به وجود این عنصر پی برد. این عنصر توسط الکتروسکوپ شناسایی می شود.

پولونیم یکی از عناصر خیلی کمیاب در طبیعت است. معدنهای اورانیم حدود 100 میکروگرم در تن از این عنصر را دارند. فراوانی این عنصر در طبیعت حدود 0.2 درصد رادیم است. در سال 1934 دانشمندان پولونیم را از بمباران ایزوتوپ بیسموت طبیعی 209Bi با نوترونها ی 210Bi به دست آوردند. مقدار میلی گرم پولونیم امروزه از این روش به دست می آید. امروزه پولونیم برای مصارف تجاری از آزمایشگاه بین المللی Oak Ridge به دست می آید.پولونیم 210 دارای نقطه ذوب پایین فلزی نسبتاً فرار است این فلز 50 درصد به صورت بخار وجود دارد که در درجه حرارت 55 درجه به حالت بخار در می آید. این عنصر ساتع کننده اشعه آلفا است که نیمه عمر آن 138.39 روزاست. انرژی حاصل از تخریب این ماده به قدری زیاد است (140W/g) که کپسول حاوی نیم گرم از این عنصر به دمای 500 درجه سلسیوس می رسد. در این کپسول همچنین میزان 0.012 Gy/h اشعه گاما وجود دارد. پولونیم با عنصر برلیم به صورت آلیاژ برای تولید منابع نوترونی کاربرد دارد. از این عنصر برای استفاده تجهیزات کارخانه های پارچه بافی استفاده می شود. از این عنصر برای بروساژ کردن گرد و خاک از روی فیلم های عکاسی نیز کاربرد دارد.
25 ایزوتوپ از این عنصر شناخته شده است که رنج جرم اتمی آن از 194 تا 218 گرم است. پولونیوم 210 به راحتی در دسترس است . ایزوتوپهای پولونیم با جرم اتمی 209 و 208 می تواند توسط بمبارنهای دوترونی، پروتونی و یا آلفا از سرب با بیسموت در سیکلوترون تولید شود. اما هزینه این روش گران است. پولونیم فلزی از ترکیب هیدروکسید پولونیم و دیگر ترکیبات پولونیم با آمونیاک مایع آبدار یا بی آب حاصل می شود. دو آلوتروپی قابل تغییر یافته از این عنصر نیز وجود دارد.پولونیم 210 بسیار خطرناک است و باید در موقع استفاده از ان بسیار دقت نمود. این عنصر بسیار برای بافت های بدن به علت جذب اشعه آلفا ضرر دارد.ماکزیمم حد مجاز برای استفاده از این عنصر فقط 0.03 میکروکوریس است. میزان حد مجاز برای غلظت پولونیم محلول در هوا حدود 2 x 10-11 microcuries/cm3. است.

ساختار بلوری عنصر Po

اثرات پولونیم بر روی سلامتی :
پولونیم درتعدادی از آزمایشگاههای هسته ای مورد بررسی قرار گرفته است و به خاطر رادیواکتیویتی بالا و تابش اشعه آلفا، باید روشهای ویژه ای را استفاده کرده و توجهات ویژه ای داشت. پولونیم 210- تنها بخش دود سیگار است که تنفس آن در جانوران آزمایشگاهی باعث ایجاد سرطان می شود. نرخ رشد سرطان ریه در بین مردان ازتعداد اندکی در سال 1930 (100000/4 در سال) تا 1 در سال 1980 (100000/72) بالا رفته است علیرغم این که میزان استعمال سیگار 20% کاهش یافته است. اما در همین دوره، میزان پولونیم 210- در شرکت دخانیات آمریکا سه برابر شده است. وقتی رادون تجزیه می شود، عنصر دختر که از نظر الکتریکی باردار است، به ذرات گرد و غبار متصل می چسبد و به کرکهای اطراف برگهای توتون می چسبد. در نتیجه روی برگها، رسوبی از پولونیم و سرب رادیواکتیو تشکیل می شود. سپس در اثر گرمای شدید سیگار، فلز رادیواکتیو بخار می شود. فیلترهای سیگار، سرطان زاهای شیمیایی را به دام می اندازند که در برابر بخارهای رادیواکتیو بی فایده هستند. در ریه های یک سیگاری که مدت زیادی است سیگار می کشد، آستری رادیواکتیو با غلظت بسیار بالای رادون ایجاد می شود. این درات تابش می کنند. استعمال دو بسته سیگار در یک روز حدود 1300 میلی گرم ذرات آلفا در سال تابش می کند. در مقایسه در آمریکایی ها، دوز تابش سالانه ناشی از تنفس رادون 200 میلی گرم است. اما دوز تابش در سطح عمل رادون 4 pCi/L است که معادل استعمال 10 سیگار در روز است. به علاوه، پولونیم 210- محلول است و غلظت بالایی از آن، که بیشتر از حد معمولی رادون است، در بدن چرخش کرده و وارد تمام بافتها و سلولها می شود. حقیقت این است که رادون در خون و ادرار سیگاریها یافت می شود. گردش پولونیم 210- باعث آسیب و تغییرات ژنتیکی می شود و به علاوه در اثر بیماریهایی مانند سرطان کبد و مثانه، زخم معده، سرطان خون، سیروز کبد وبیماریهای قلبی و عروقی، مرگ زودرس رخ می دهد. اورت کوپ، عنوان کرده که رادیواکتیویتی، باعث ایجاد حداقل 90% از سرطانهای ریوی مربوط به سیگارمی باشد. 30% مرگهای ناشی از سرطان در اثر استعمال سیگار رخ می دهند. اثرات زیست محیطی پولونیم :
نیروهای زیست محیطی و بیو شیمیایی، که باعث تجمع مواد سمی در سلولهای زنده می شوند، شناخته نشده اند. اگرچه پولونیم به طور طبیعی وجود دارد، اما میزان آن با ورود به آب، غذا، سلولهای زنده و بافتها بیشتر شده است.

عنصر Po در طبیعت

خواص فیزیکی و شیمیایی عنصر پولونیم :
عدد اتمی : 84
جرم اتمی : 209 نقطه ذوب  : 254 درجه سانتی گراد
نقطه جوش  : 962 درجه سانتی گراد
شعاع اتمی : 53/1 آنگستروم
ظرفیت : 4,2
رنگ : نقره ای
حالت استاندارد : جامد
نام گروه : 16
انرژی یونیزاسیون :   Kj/mol 812.1شعاع یونی :   Å 2.3الکترونگاتیوی:  0/2
حالت اکسیداسیون: 4,2
دانسیته : 9.196
گرمای فروپاشی :  Kj/mol 60.1گرمای تبخیر:  Kj/mol 60.3 مقاومت الکتریکی :   Ohm m 0.00000043گرمای ویژه : J/g Ko 0.12
شماره سطح انرژی : 6
اولین انرژی : 2
دومین انرژی : 8
سومین انرژی : 18
چهارمین انرژی : 32
پنجمین انرژی : 18
ششمین انرژی : 6
ایزوتوپ :
ایزوتوپ نیمه عمر
Po-206 8.8 روز
Po-207 5.8 ساعت
Po-208 2.89 سال
Po-209 102.0 سال
Po-210 138.38 روز
Po-211 0.51 ثانیه
Po-212 0.29 میکروثانیه
Po-213 4.0 میکروثانیه
Po-214 163.7 میکروثانیه
Po-215 1.78 میلی ثانیه
Po-216 0.14 ثانیه
Po-218 3.1 دقیقه
اشکال دیگر : اکسید پولونیم PoO و دی اکسید پولونیم PoO2دی کلرید پولونیم PoCl2 و تترا کلرید پولونیم PoCl4منابع : اورانیت و تخریب اورانیم و بدست بشر نیز ساخته شده است .
کاربرد : پولونیم در تنباکو و آلوده کننده ها و سنگ معدن اورانیم یافت می شود . به عنوان پاک کننده فیلم و عامل حرکتی به کار می رود .

رابرت بویل که بود؟

در سال 1627 در کاخ لیزمور ایرلند ، پسر هفتم کنت اعظم کورک که یکی از ثروتمند ترین مردان جهان بو د ، چشم به جهان گشود . پدرش نام وی را «رابرت» نهاد . کنت برای تربیت فرزندان خود و برای اینکه با تمامی وجوه زندگی آشنا شوند ، آن ها را به خانواده های فقیر می سپرد تا بزرگ شوند . رابرت بویل تا 4 سالگی در یک خانواده روستایی ایرلندی زندگی کرد . تا 8 سالگی نیز زیر نظر معلم سرخانه تحصیل کرد . پس از آن به مدت 3 سال در اتون انگلیس به درسش ادامه داد . بویل در 20 سالگی به لندن رفت و عضو گروهی از دانشمندان تجربی شد . او معتقد بود که علم باید بر تجربه استوار باشد . شعار او این بود : «هیچ چیز به صرف گفته ی دیگران قبول نیست »

در سال 1654 ، بویل به آکسفورد رفت تا به حامیان علوم تجربی نزدیکتر باشد . او با کمک رابرت هوک یک تلمبه بادی پیشرفته ساخت . این دو تن ثابت کردند که صدا در خلا منتشر نمی شود .

بویل حاضر نبود که حیوانات را آزار دهد و به همین دلیل قادر نبود مطالعاتش را روی تنفس در خلا کامل پیگیری کند . او یافته های خود را در کتاب تاثیر کشسانی هوا در سال 1660 منتشر کرد . این کتاب حاوی قانون بویل بود . بنابر قانون بویل در یک سیستم بسته با دمای ثابت ، هرچه فشار بیشتر شود ، حجم کاهش می یابذ و بالعکس .  

تصویری از رابرت بویل

وی عنصر را ماده ای تعریف کرد که نمی توان آن را به روش های شیمیایی به مواد ساده تر تبدیل کرد و نمی توان آن را از ترکیب دو یا چند ماده ساده تر بدست آورد . کتاب او به نام شیمیدان شکاک (1661) نشان دهنده آغاز شیمی جدید است .

بویل علاقه مند بود تا دوستان دانشمندش نتایج تجربیات خود را با سرعت گزارش کنند . بدین ترتیب دیگران نیز از اکتشاف های جدید مطلع می شدند . در سال 1663 وی کوششهای موفقی را برای صدور امتیاز انجمن سلطنتی به عنوان یک مجمع علمی رسمی انجام داد . او در سال 1668 به لندن بازگشت و یک آزمایشگاه شیمی در خانه ی خود بوجود آورد . او عنصر فسفر را کشف کرد و نخستین کبریت را بوجود آورد .

رابرت بویل علاوه بر پژوهش های علمی ، زبانهای عبری ، یونانی و سریانی را آموخت تا مطالعات خود را روی متون مذهبی دنبال کند . مسئولیت های گوناگونی از جمله ریاست شورای شهر اتون ، مقامی در کلیسای انگلیس و ریاست انجمن سلطنتی به او پیشنهاد شد ولی او آن ها را نپذیرفت . بویل هرگز ازدواج نکرد و هنگامی که در لندن وفات یافت (1691) مجموعه کارهای علمی خود و دستگاه هایی را که ساخته بود به انجمن سلطنتی واگذار کرد . او همچنین هزینه سخنرانی های سالانه حمایت از دین مسیح در برابر حمله بی دینان را تأمین می کرد  .

منبع :

بخش هایی از این مقاله با استفاده ازکتاب "100 دانشمند که جهان را تغییر دادند" نوشته جان هودسن تینر و ترجمه اسفندیار معتمدی(انتشارات فاطمی) تهیه شده است .

با آب آتش روشن کنید

با انجام این ازمایش شما می توانید در مقابل چشمان متعجب تماشاچیانتان ، با آب آتش روشن کنید !

مواد و وسایل مورد نیاز :

چهار گرم پودر آمونیوم نیترات

یک گرم پودر آمونیوم کلرید

گرد روی

روش کار :

1.       آمونیوم نیترات و کلرید را به طور جداگانه بسایید تا خوب نرم شوند .

2.       آمونیوم نیترات و کلرید را مخلوط کرده ، به صورت توده ی کوچکی روی توری نسوز بریزید .

3.       بر روی آن گرد روی بپاشید . حال این مخلوط آماده ی واکنش است .

4.      با یک قطره چکان روی آن چند قطره آب بریزید ، پودر شعله ور می شود و آتش می گیرد .

توضیح آزمایش :

دلیل این رویداد ، کاتالیز کردن واکنش مواد اکسید کننده و احیا کننده موجود توسط آب است که سطح تماس آن ها را بالا می برد .

یادآوری :

به خاطر دودی که از این واکنش حاصل می شود آن را در سالن بزرگ یا اتاق مجهز به تهویه انجام دهید .

دمای این واکنش بالاست . هنگام اجرای آزمایش احتیاط کنید .

مواد لازم را پیش از آزمایش تهیه کنید و مخلوط پودر ها را نباید برای مدت طولانی نگه داشت چون احتمال آتش گرفتن خودبخودی وجود دارد !

ایزوتوپ

یکی از فرض های بدیهی نظریه اتمی دالتون این است که هر یک از اتمهای یک عنصر از هر لحاظ (از جمله جرم) با اتمهای دیگر آن یکسان است. ولی در اوایل قرن بیستم معلوم شد که یک عنصر ممکن است شامل چند نوع اتم باشد که اختلاف آنها با یکدیگر در جرم اتمی است. فردریک سودی اصطلاح ایزوتوپ (از واژه یونانی به معنای هم مکان) را برای اتمهای یک عنصر که که از نظر جرم با یکدیگر تفاوت دارند پیشنهاد کرد. برای بررسی ایزوتوپها از طیف نگار جرمی استفاده می شود.دستگاههایی از این نوع ابتدا توسط فرانسیس استون (1919) و آرتور دمپستر (1918) با پیروی از اصول روشهایی که جی جی تامسون در 1912 ارائه کرده بود ساخته شد. اگر عنصری شامل چند نوع اتم با جرمهای متفاوت (ایزوتوپها ) باشد، این تفاوت در مقادیر یونهای مثبت حاصل از این اتمها پدیدار می گردد.طیف نگار جرمی یونها را بر حسب مقادیر نسبت بار به جرم ، از یکدیگر جدا می کند، و سبب می شود که یونهای مثبت متفاوت در محلهای مختلف روی یک صفحه عکاسی اثر کند. وقتی دستگاه کار می کند، اتمهای بخار ماده مورد مطالعه در معرض بمباران الکترونی قرار گرفته و به یونهای مثبت تبدیل می شوند.این یونها بر اثر عبور از یک میدان الکتریکی ، به قدرت چندین هزار ولت ، شتاب پیدا می کنند. اگر ولتاژ این میدان ثابت نگه داشته شود، تمام یونهایی که مقدار بار به جرم مساوی دارند، با سرعت مساوی وارد یک میدان مغناطیسی می شوند. این سرعت، مقدار بار به جرم و شدت میدا مغناطیسی، شعاع مسیر یون را در میدان مغناطیسی تعیین می کند. اگر شدت میدان مغناطیسی و ولتاژ شتاب دهنده ثابت نگه داشته شوند، تمام یونهایی که مقدار بار به جرم مساوی دارند، در یک محل بر روی صفحه عکاسی متمرکز می شوند. این محل را می توان با تغییر پتانسیلی که موجب شتاب یونها می شود، تغییر داد. ولی یونهایی که مقدار بار به جرم متفاوت دارند در محلهای مختلف روی صفحه عکاسی متمرکز می شوند. هر گاه یک وسیله الکتریکی که شدت اشعه یونی را اندازه می گیرد، جای گزین صفحه عکاسی شود، دستگاه را طیف سنج جرمی می نامیم. با استفاده از طیف سنج جرمی می توان هم جرم اتمی دقیق ایزوتوپها و هم ترکیب ایزوتوپی عناصر (انواع ایزوتوپهای موجود و مقدار نسبی هر یک) را تعیین کرد. ایزوتوپها، اتمهایی با عدد اتمی مساوی و عدد جرمی متفاوتند. این اتمها دارای خواص شیمیایی بسیار مشابه هم (در اغلب موارد غیر قابل تشخیص) هستند. مثلا در طبیعت دو نوع اتم کلر وجود داردکه هر دو 17 پروتون و 17 الکترون دارند ولی یکی دارای 18 نوترون و دیگری دارای 20 نوترون است. بنابراین، اختلاف ایزوتوپها در تعداد نوترونهای هسته ها آنهاست. بعضی از عناصر فقط به یک شکل ایزوتوپی در طبیعت وجود دارند(مثل سدیم، بریلیم و فلوئور). ولی اغلب عناصر بیش از یک ایزوتوپ دارند.مثلا قلع دارای ده ایزوتوپ است. اصطلاح نوکلید، به طور کلی، برای گونه های اتمی به کار می رود. بسیاری از ایزوتوپها از ایزوتوپها رادیواکتیو هستن ، یعنی ذراتی با فرکانس بالا را از هسته (مرکز) اتمهای خود را ساطع می کنند . از آنها می توان برای دنبال کردن مسیر مواد متحرکی که از دید پنهان هستند ، مانند جریان خون در بدن یک بیمار در بیمارستان ، استفاده کرد. جریان خون مقدار کمی از یک ایزوتوپ رادیو اکتیو به درون جریان خون بیمار تزریق می شود . سپس مسیر آن توسط آشکارسازهای خاصی که فعالیت رادیواکتیویته را مشخص می کنند دنبال می شود . این اطلاعات به یک کامپیوتر داده می شود ، که صفحه آن هر گونه اختلالی ، مانند انعقاد خون در رگها ، را نشان می دهد . با استفاده از روشی مشابه ، می توان از ایزوتوپها برای مطالعه جریان مایعات در تاسیسات شیمیایی نیز استفاده کرد. فرسودگی ماشین آلات آهنگ فرسودگی ماشین آلات صنعتی را نیز می توان با استفاده از ایزوتوپها اندازه گرفت . مقادیر اندکی از ایزوتوپهای رادیواکتیو به بخشهای فلزی ماشین آلات ، مانند یاتاقانها و رینگ وپیستونها اضافه می شود . سپس سرعت فرسودگی با اندازه گرفتن رادیواکتیویته روغنی که برای روغنکاری این بخشها به کار رفته است مححاسبه می شود. --------------------------------------------------------------------------------

شیمی عکاسی

 

تاریخچه و سیر تحولی عکاسی

در سال 1727، "T.H.Schulze" با بعضی از ترکیبات نقره آزمایشهایی انجام داد. در حقیقت او می‌کوشید که تصویر صفحه مشبک را بر روی سطحی که پوشیده از مخلوط گچ ، نقره ، اسید نیتریک و سایر مواد شیمیایی بود، بوجود آورد. او دریافته بود که کلرور نقره ، یکی از مهمترین مواد در عکاسی ، بوسیله نور ، سیاه می‌شود.

در سال 1802 ، "Humphrey Davy" و "T.Wedgewook" ، سعی کردند تصویر سایه واری را با استفاده از نور و روش شولز بوجود آوردند. آنها از محلول نیترات نقره که روی کاغذ مالیده بودند، استفاده کرده ، جهت ثبت تصویر از دوربینی به نام آبسکورا (جعبه تاریک) استفاده کردند. این وسیله ، جعبه بدون منفذ و بسته ای بود که فقط در قسمت جلوی آن ، یک سوراخ کوچک یا یک عدسی ساده قرار داشت که تصویر را روی کاغذ می‌انداخت و این اولین باری بود که با استفاده از عدسی‌ها و فعل انفعالات شیمیایی ، ضبط تصور ممکن شد.

اما تصویر حاصل شده ، به علت آنکه که هنوز نمی‌دانستند چگونه املاح نقره اضافی را برای جلوگیری از سیاه شدن آن از بین ببرند، بعد از گذشت زمان تیره می‌شد. تا اینکه در سال 1837 توسط "J.B.Reade" خاصیت تیوسولفیت سدیم (هیپو) که مواد حساس به نور را در مناطق نور نخورده روی کاغذ زایل می‌ساخت، کشف شد. محلول هیپو با ترکیبات نقره ، ترکیباتی را بوجود می‌آورد که به راحتی در آب حل می‌شد و از روی فیلم و یا کاغذ ، زایل می‌گردید.

اولین عکس رنگی

اولین عکس رنگی نیز در تاریخ 17 مه سال 1861 ، بوسیله Clerk Maxwellدر انجمن سلطنتی انگلستان به نمایش گذاشته شد. البته نمی‌توان گفت که عکس رنگی خوب و ایده آلی ارائه شد، ولی به هر حال با این کار ، فرایند روش رنگی توضیح داده شد. در سال 1870 ، "دکتر مارکس" ، طریقه ساختن امولسیونی را که با استفاده از ژلاتین و مخلوط کردن آن با برومورنقره بدست می‌آمد، معرفی کرد.

صفحات پوشیده از این امولسیون ، برای استفاده در دوربین به دست مصرف کنندگان می‌رسید. امروزه امولسیون تقریبا با همان روش قبلی آماده و مصرف
می‌شود.

فرایندهای عکاسی

فرایندهای انجام شده برای ثبت تصویر در عکاسی ، عبارتند از: نوردهی ، ظهور ، ثبوت ، شستشو.

نوردهی

در نتیجه هدایت نور، خواه به وسیله دوربین عکاسی دلخواه و خواه بوسیله هر دستگاه عملی دیگر ، بر روی سطحی حساس ، تصویری دید آمده و ثبت می‌شود که "تصویر مخفی" نامیده می‌شود. تصویر مخفی ، قابل رویت نبوده و فقط با اعمال روشهای خاص بعدی یعنی عمل ظهور می‌توان آن را قابل رویت ساخت و در حقیقت ، زمانیکه مواد عکاسی (فیلم تخت ، فیلم حلقه‌ای ، کاغذ) در دوربین ، اگراندلسیور یا دستگاه چاپ ، نور می‌بیند، هالوژنهای نقره درون امولسیون آنها به وسیله نور متاثر شده، موجب بروز فعل و انفعالات شیمیایی می‌شود و در نتیجه تصویر مخفی بوجود می‌آورد که بعدها در اثر عمل ظهور قابل رویت می‌شود.

امولسیون‌های عکاسی

خمیر مایه حاصل از پخش یکنواخت هالوژنهای نقره (کلرور نقره یا برمورنقره یا یدورنقره) ژلاتین را "امولسیون عکاسی" می‌نامند. تهیه امولسیون یکی از کارهای دقیق و حساس در عکاسی است و مراحل تولید آن به شرح زیر می‌باشد: معادله شیمیایی که اساس تولید امولسیون عکاسی می‌باشد، عبارت است از:

AgNO₃ + KCl → AgCl + KNO₃

برای تهیه امولسیون به شکل ساده آن ، محلول ده درصد نیترات نقره را به محلولی که شامل ژلاتین و کلرورپتاسیم است، افزوده و آن را به شدت به هم می‌زنند، به این ترتیب ، بلورهای بسیار ریز کلرور نقره (AgCl) به تدریج و به مقدار زیاد بدست می‌آید. سپس امولسیون حاصل را تا میزان مشخصی که معمولا حدود 90 درجه فارینهایت (33 درجه سانتی‌گراد) است، برای چندین ساعت حرارت می‌دهند. طی این عمل بلورهای هالوژن نقره (کلرور نقره) که بسیار ریز و دارای حساسیت کم است در محلول حل شده ، به دانه های بزرگتر تبدیل می‌شوند که این دانه‌ها هم یکنواخت‌تر و هم نسبت به نور حساستر هستند.

کلیه این اعمال فقط با وجود ژلاتین قابل اجراست. برای تکمیل امولسیون ، مواد شیمیایی دیگری نظیر عامل سخت‌کننده جهت جلوگیری از شل شدن و حل شدن امولسیون در مراحل مختلف ظهور ، عامل حساس کننده جهت افزایش حساسیت امولسیون به رنگهای مختلف طیف نور و غیره به آن می‌افزایند.

سپس امولسیون آماده شده برای مصرف ، نسبت به نوع استفاده ای که از آن خواهد شد، روی سطوحی چون شیشه ، فیلم و کاغذ و غیره مالیده و بسته‌بندی می‌شود.

<>

حساسیت هالوژن‌های نقره به نور

اگر در تهیه امولسیون ، به جای کلرورپتاسیم ، برمورپتاسیم بکار برده شود، برمورنقره (AgBr) و یا یدور نقره (AgI) تولید می‌شود که آنها نیز حساس به نور هستند. این سه ترکیب را هالوژنهای نقره می‌نامند که از اجزاء اصلی امولسیونهای مورد مصرف در غالب زمینه‌های عکاسی هستند و حساسیت هالوژنها به نور به ترتیب کلرور ، برمور و یدور نقره افزایش می‌یابد. به این ترتیب که برمورنقره حساس‌تر و یا سریع‌تر از کلرونقره است. در نتیجه می‌توان گفت که امولسیون مورد مصرف در ساختن فیلم‌ها ، بیشتر از برمور نقره و گاهی هم در صد کمی از یدور نقره تشکیل می‌شود.

هالوژنهای نقره فقط قسمتی از طیف نور یعنی طول موجی در حدود 500 میلی میکرون را جذب می‌کنند و با افزودن مواد حساس کننده ، حساسیت امولسیون به نور بیشتر می‌شود. مثلا پاره ای از مواد آلی ، امولسیون را نسبت به اشعه ماوراء بنفش حساس می‌کنند و بعضی از این مواد حتی قادرند حساسیت فیلم را تا طول موجی برابر 1250 میلی میکرون گسترش دهند.

بسیاری از این امولسیون های حساس به اشعه ماوراء بنفش در عکسبرداری هوایی ، ستاره شناسی و سایر تحقیقات علمی و فنی که نیاز به عکسبرداری دارند، حائز اهمیت بسیاری هستند.

فرایند ظهور در عکاسی

فرایندی که طی آن ، در اثر فعل و انفعالات شیمیایی محلولهای ظهور با املاح نقره نورخورده درون امولسیون ، تصویر مخفی به تصویر قابل رویت تبدیل می‌شود، عمل ظهور نامیده می‌شود. تصویر مخفی ، متشکل از بلورهای بسیار ریز نورخورده املاح نقره است و زمانی که در تماس با ظاهر کننده‌ها قرار می‌گیرد، هالوژنهای نقره به نقره آزاد ، احیا شده و از تجمع نقره آزاد ، تصویر شکل می‌گیرد و عامل ظهور نیز اکسید می‌شود.

محلولهای ظهور عکاسی

محلولهای ظهور ، امولسیونهای سیاه _ سفید بسیار متنوعی هستند و می‌توان گفت، برای هر منظوری ، از محلول ظهور خاصی استفاده می‌شود. ولی بطور کلی محلولهای ظهور ، حاوی مواد زیر می‌باشند:

حلال

برای مخلوط کردن مواد شیمیایی مختلف یک فرمول ظهور ، از آب بعنوان حلال استفاده می‌شود، از آن رو که محلول حاصله بتواند در امولسیون ، نفوذ کرده و جذب آن شود. در برخی از مواد خاص ، مثل بعضی از انواع ظاهر کننده‌های غلیظ ، مواد حل کننده دوم و یا سومی نیز لازم است تا مواد شیمیایی به صورت محلول بمانند. ماده ای مثل دی‌اتیلن گلیکول که به عنوان نگهدارنده مواد آلی بکار می‌رود.

عامل ظهور

عوامل ظهور ، ترکیبات شیمیایی پیچیده آلی هستند که وقتی در محلول ظهور حل می‌شوند، دارای قابلیتی می‌شوند که هالوژنهای نقره نورخورده را ظاهر می‌سازند. ولی با هالوژنهای نور نخورده هیچگونه فعل انفعالاتی انجام نمی‌دهند. به عبارت دیگر ، آنها احیا کننده های هستند که الکترونهای لازم جهت احیا شدن یونهای نقره و تبدیل آنها به فلز نقره را آزاد می‌کنند.

بیشتر عوامل ظهور که بطور معمول از آنها استفاده می‌شود، از خانواده بنزن هستند که عبارتند از: هیدروکینون ، اِلون با نام شیمیایی پاراآمینوفنل ، کاتکول (C₄H₄(OH)₄) ، دیانول ، دولمی ( (C₆H₃OH (NH₃Cl₂) ، کودورول (OH , C₆H₄.NH(CH₃COOH) ، آمیدول ، گلیسین ، متول و...

مواد نگهدارنده (محافظ)

عامل نگهدارنده یا محافظ که معمولا سولفیت سدیم (Na₂SO₄ ) است. اکسیداسیون محلول ظهور را متوقف ساخته و از تیره شدن رنگ آن جلوگیری می‌کند. رنگ محلول ظهور اگر چه سرانجام در اثر استفاده تغییر می‌کند، لیکن وجود نگهدارنده در محلول باعث می‌شود که مقدار بیشتری امولسیون نور خورده در محلول ظاهر شده و رنگ آن هم دیرتر تغییر کند.

مواد فعال کننده

در محلولهای خنثی ، بسیاری از عوامل ظهور ، قادر به ظهور املاح هالوژنه نقره نور خورده نیستند. به همین دلیل ، در محلول ظهور از مواد قلیایی مخصوصی استفاده می‌شود تا عوامل ظهور را فعالتر سازند. افزایش فعالیت عامل ظهور با بکار بردن مواد قلیایی مختلف و میزان قدرت و ضعف آن ، کنترل می‌شود. معمولترین فعال کننده‌ها به ترتیب افزایش حالت قلیایی آنها عبارتند از: براکس (Na₂B₄O₇,10H₂O)، کدالک(NaBO₄,4H₂O)و کربنات سدیم (Na₂CO₃) و سود سوزآور (NaOH). سولفیت سدیم که به عنوان نگهدارنده هم مصرف می‌شود، دارای خاصیت قلیایی ضعیفی است و به همین دلیل در پاره ای موارد از ماده قلیایی دیگری استفاده نمی‌شود.

مواد مانع شونده (ضد خفگی)

ماده ضد خفگی ، ظهور هالوژنهای نقره نور نخورده را به تاخیر انداخته و یا از آن جلوگیری می‌کند. در حقیقت مانع از آن می‌شود که نقاطی در امولسیون که فاقد تصویر هستند، با ظهورشان سبب خفگی امولسیون شوند و معمولا از برمورپتاسیم بعنوان عامل خفگی استفاده می‌شود. یونهای برم حاصل از یونیزه شدن برمورپتاسیم به سطح بلورهای نقره جذب شده و باعث کاستن اثر محلول ظهور روی هالوژنهای نقره نور نخورده می‌شود و بنابراین از ظهور بی‌مورد آنها جلوگیری و در نتیجه ، حالت خفگی امولسیون هنگام ظهور کاملا از بین می‌رود.

اجزای ترکیبی دیگر

مواد متفرقه دیگری نیز گهگاه جهت مقاصد خاصی به محلول ظهور اضافه می‌شوند:

• در مواقعی که محلول ظهور در درجه حرارتهای بیش از معمول مورد استفاده قرار گیرد، به آن سولفات سدیم (NaSO₄) اضافه می‌گردد تا از حل شدن ژلاتین در محلول و از هم پاشیدگی امولسیون جلوگیری شود.
  
• استفاده از تیوسولفات سدیم (NaCNS) برای از بین بردن و حل کردن جزئی از هالوژنهای نقره.
  
• استفاده از ماده شیمیایی ضد کلسیم ، باعث سنگینی آب و ایجاد رسوبهای لجن مانند در محلولهای ظهور و کثیف شدن سطح کاغذ چاپ هنگام ظهور می‌شود.
  
• در محلولهای ظهور رنگی نیز از مواد شیمیایی آلی پیچیده ای به نام "کوپلر جفتگر" استفاده می‌شود.

فرایند ثبوت در عکاسی

به دنبال عمل نوردهی ، فقط قسمتهایی از مواد حساس به نور ، تبدیل به تصویر مخفی شده که بعد از مرحله ظهور نمایان می‌شود. بخشی که تحت تاثیر نور قرار نگرفته و در مرحله ظهور تغییری نکرده است، با نور خوردن محدود ، سیاه می‌شود. برای جلوگیری از این امر ، از محلولهای شیمیایی خاصی به نام "حمام ثبوت" استفاده می‌شود. در واقع مقصود از به کار بردن حمام ثبوت این است که هالوژنهای نقره نور نخورده را از امولسیون جدا کرده و بدین وسیله تصویری ثابت و دایمی حاصل می‌شود.

حمام های ثبوت حاوی ترکیبات زیر می‌باشد: تیوسولفات سدیم "هیپو" Na₂S₂O₃,5H₂O و تیوسولفات آمونیوم NH₄)₂S₂O₃ ) برای حل کردن هالوژنهای نقره ، اسید ضعیفی مانند اسید استیک برای خنثی کردن ماده قلیایی که ممکن است از محلول ظهور به محلول ثبوت انتقال یابد، سولفیت سدیم بعنوان ماده نگهدارنده یا محافظ ، زاجها به عنوان سخت کننده امولسیون جهت جلوگیری از بوجود آمدن آسیبهای احتمالی فیزیکی مانند خراش و غیره هنگام شستشو ، بافرها برای ثبت PH محلول.

حل شدن هالوژنهای نقره نور نخورده

تیوسولفات "هیپو" با یونهای نقره ، ترکیب ثابتی را بوجود می‌آورد که این ترکیب از تمرکز یا افزایش تعداد یونهای نقره آزاد به طور موثری در محلول جلوگیری می‌کند. این امر سبب می‌شود که برمورنقره و سایر هالوژنهای نقره ، به تدریج و دائما در محلول حل شده و درنتیجه ، سدیم و آمونیوم موجود در محلول ثبوت ، مانند حلال هالوژنهای نقره عمل کنند.

فرایند شستشو در عکاسی

در فرایند عکاسی ، از آب جهت زدودن مواد شیمیایی که در هر مرحله ، درون امولسیون بوجود می‌آید و به خاطر عدم انتقال آن مواد به مراحل بعدی که سبب آلوده شده آن می‌گردد، استفاده می‌شود. همچنین ، از آب جهت شستشوی نهایی استفاده می‌شود تا مواد شیمیایی باقیمانده در امولسیون از آخرین مرحله آن (مرحله ثبوت) نیز کاملا زایل شده و باعث خرابی تدریجی تصویر نشود.

نگاتیف (تصویر منفی)

تصویری که طی مراحل ذکر شده حاصل می‌شود، کاملا مانند "موضوع" نیست؛ یعنی آنچه که سفید و روشن است در تصویر ، تیره و آنچه تیره و سیاه است در تصویر ، سفید دیده می‌شود. این محصول را تصویر منفی "نگاتیف" می‌نامند که باید با عمل چاپ ، تصویری بدست آورد تا شبیه موضوعی دیده شود که از آن عکسبرداری شده است. (تصویر مثبت)

ظهور مثبت (ریورسال)

فرایند ظهور مثبت ، بوجود آمدن تصویری مثبت و یا به عبارت دیگر ، تصویری مانند موضوع اصلی مورد عکسبرداری می‌شود. از این فرایند در تولید فیلمهای آماتوری عکاسی ، عکسهای مثبت "اسلاید" سیاه - سفید برای استفاده در تلویزیون ، تولید و تکثیر نسخه‌های خطی و نظایر آن در امور گرافیک و طراحی و چاپ و در پاره ای موارد در فیلمهای رنگی سینمایی ، تکثیر و تولید اسلایدهای نمایش و نظایر آن استفاده بسیاری می‌شود.

در فرایند ظهور مثبت ، برگردان (ریورسال) ، تصاویر منفی به طرق خاصی شستوش داده شده و از بین می‌روند و به بقیه مواد حساس نور نخورده ، مجددا تحت شرایطی نور داده شده و به جای آنکه عمل ثبوت روی آنها انجام گیرد، مرحله ظهور ادامه پیدا می‌کند. تصویر نهایی در این صورت شبیه موضوع اصلی خواهد شد.

<>

فرایند ظهور رنگی

طی سال 1879 ، ملاحظه شد که بعضی از عوامل ظاهر کننده عکاسی ، هنگام ظهور تصاویر ، باعث سخت شدن ژلاتین نیز می‌شوند. ضخامت و میزان سخت شدن ژلاتین ، نسبت مستقیمی با مقدار نقره ای که هنگام ظهور مبدل به تصویر قابل رویت می شود، دارد. ژلاتین سخت نشده در قسمتهای بدون تصویر را می‌توان با آب گرمی در حدود 120 درجه فارینهایت شسته و از بین برد. نتیجه و حاصل کار ، به صورت تصویر برجسته ژلاتین به جا می‌ماند. این عمل را "ظهور برجسته" می‌نامند و اهمیت زیادی در برخی از فرایندهای ظهور چاپ رنگی دارد.

در ظهور برجسته ، عمل اکسیداسیون باید آزاد باشد تا در نتیجه ، محلول ، عملیات لازم را روی ژلاتین انجام داده و آن را سخت کند.
تصاویر برجسته ژلاتین تولید شده در عمل ظهور قادرند که نسبت به ضخامت خود ، اگر در محلولهای مناسب قرار گیرند، مقداری رنگ جذب کنند و رنگ جذب شده را به سطح مناسبی که در تماس کامل با خطوط برجسته تصویر قرار می‌گیرد، انتقال دهند.


در ظهور رنگی ، نقره (در امولسیون) به نسبت نوری که به هالوژنهای نقره تابیده شده، آزاد می‌شود و همزمان با آن ، مواد فرعی تولید شده در اثر اکسیداسیون محلول ظهور با جفتگرهای رنگی "کوپلرها" فعل و انفعالاتی انجام می‌دهد و در نتیجه تصویر رنگی به نسبت مقدار نقره آزاد شده حاصل می‌شود. بنابراین ، هنگام عمل ظهور رنگی ، تصویری که حاصل می‌شود متشکل از نقره و مواد رنگی به نسبتی است که نور به هالوژن خورده است.

این نکته لازم به تذکر است که قسمتی از مولکول جفتگرها در به وجود آوردن مواد رنگی و قسمت دیگر آن ، در تولید ماده ای قابل حل و نفوذ به طبقات مختلف امولسیون موثر است. نوع جفتگر و محلول ظهور ، در ثبات رنگ حاصله و حلال بودن آن تاثیر به سزایی دارند. آلفا- نفتول و کلرو- آلفا- نفتول دو نمونه ای از جفتگرهای رنگی هستند.

محلولهای ظهور رنگی

بطور کلی ، یک محلول ظهور رنگی دارای همان ترکیباتی است که یک محلول ظهور سیاه - سفید دارد. ترکیباتی چون عامل ظهور ، فعال کننده ، محافظ و عامل ضد خفگی و غیره. همچنین محلول ظهور دارای ترکیبات اضافی دیگری است، حتی اگر جفتگرهای رنگی در درون امولسیون باشند.

عامل ظهور رنگی

برای ظهور رنگی ، عامل ظهور به خصوصی مورد نیاز است که بتواند به واسطه عمل اکسیداسیون ، با جفتگیرهای رنگی ترکیب شده و تصویر رنگی را بوجود آورد. برای نمونه ، دی متیل- پارا- فنیلن دی آمین و 4- آمینو- ان- اتیل- ان- (بتا متان - سولفونامیدو اتیل)- ام- تولوییدن سسکوسولفات مونوهیدرات را می‌توان نام برد.

عامل تشدید کننده

از الکل بنزیلیک ، جهت تسریع نفوذ عامل ظهور به همه لایه های مختلف امولسیون رنگی استفاده می‌شود و برای حل کردن هالوژنهای نقره از سولفات اتیلن دی‌آمین استفاده می‌شود.

عامل فعال کننده

برای این منظور ، از دو ماده شیمیایی قلیایی ، سود سوزآور و فسفات تری سدیک استفاده می‌شود.

عامل نگهدارنده (محافظ)

اگر چه در محلولهای ظهور رنگی از سولفیت سدیم به عنوان ماده محافظ استفاده می‌شود، اما غلظت آن خیلی کمتر از آن است که در محلولهای ظهور سیاه - سفید بکار می‌رود.

عامل ضد خفگی

برومورپتاسیم یا یدورپتاسیم با غلظت کمتر از آنچه که در محلولهای سیاه- سفید بکار می‌رود، به عنوان عامل ضد خفگی به کار برده می شود.

جفتگر کمکی

در بسیاری از ظهورهای رنگی ، کنترل میزان کنتراست رنگها مشکل است. به همین جهت ، ترکیبات خاصی چون اسید سیترازینیک را می‌توان به محلول ظهور افزود تا با برخی از ترکیبات حاصله از اکسیداسیون درون محلول ترکیب شده و ماده بی‌رنگی تولید کند. این عمل ، میزان نقره و رنگهای حاصله از آن را در تصویر کنترل کرده و در نتیجه ، میزان کنتراست تصویر رنگی کنترل می‌شود.

مباحث مرتبط با عنوان

• اکسیداسیون-احیا
• ترکیبات شیمیایی
• ژلاتین
• تصویر مخفی
• شیمی معدنی
• محلول امولسیون
• مواد فعال کننده در عکاسی
• مواد نگهدارنده در عکاسی

منبع

شیمی عکاسی در عکاسی سیاه - سفید و رنگی ، تالیف "جرج تی. اتیون" ، ترجمه "عبدالعلی ذکاوت".

---