Väriaine

Väriaineet ovat erilaisten materiaalien värjäämiseen käytettyjä, yleensä johonkin liuotteeseen tai sideaineesen liukenevia värillisiä, tavallisesti orgaanisia yhdisteitä.[1][2] Väriaineiksi voidaan sanoa myös maaleissa käytettyjä pigmenttejä, jotka ovat yleensä liukenemattomia ja enimmäkseen epäorgaanisia yhdisteitä.[1][2] Muutamia väriaineita käytetään myös indikaattoreina sekä väri­valo­kuvauksessa.[1][2]

Metyleenisinisellä värjättyä vettä.

Orgaaniset väriaineet

Orgaanisia väriaineita käytetään muun muassa tekstiilikuitujen, paperin, nahan, puun, ravintoaineiden ja mikroskooppipreparaattien värjäämiseen. [3] Vanhastaan käytettyjä, luonnosta saatavia väriaineita ovat muun muassa sininen indigo, punertava purppura, keltainen alitsariini ja punainen karmiini. Valtaosa nykyisin käytettävistä väriaineista valmistetaan kuitenkin synteettisesti.[4] Niiden raaka-aineena käytetään varsinkin kivihiilitervaa, minkä vuoksi niitä nimitetäänkin myös tervaväreiksi, mutta myös petrokemikaaleja.[3]

Värillisyys

Aineen värillisyys aiheutuu siitä, että osa siihen osuvasta poly­kromaattisesta, valkoisesta valosta absorboituu siihen, minkä lisäksi ja absorboituva osuus riippuu voimakkaasti valon aallon­pituudesta. Tällöin silmä näkee aineesta heijastuneen tai sen läpi kulkeneen valon, josta puuttuvat aineen absorboima, tietyn aallon­pituuden omaavat valon komponentit. Valo­kvanttien absorboituminen aiheutuu siitä, että kun kvantin energia on tietyn suuruinen, sen vaikutuksesta osa aineen elektroneista siirtyy perustilasta korkeampi­energisille orbitaaleille.[5]

Epäorgaanisista aineista voimakkaasti värillisiä ovat muun muassa monet siirtymämetallien suolat. Orgaanisissa yhdisteissä värillisyyden aiheuttavia elektronien siirtymisiä tapahtuu erityisesti π-orbitaaleilla, joita on runaasti pitkissä konjugoiduissa kaksois­sidoksia sisältävissä molekyyleissä.[5] Tällaisia atomiryhmiä sanotaan kromo­foreiksi, ja sellaisia on kaikissa orgaanisissa väriaineissa sekä myös luonnossa esiintyvissä värillisissä orgaanisissa yhdisteissä.

Kromoforeja ovat esimerkiksi:[5]

  • hiiliatomien muodostamat ketjut, joissa esiintyy vuorotellen kaksoissidos ja yksinkertainen sidos
  • atsoryhmä, jonka muodostaa kaksi kaksoissidoksella toisiinsa kiinnittynyttä typpiatomia
  • nitroryhmä -NO2,
  • karbonyyliryhmä -C=O ja
  • kinoidiset rengasjärjestelmät.

On myös atomiryhmiä, jotka voimistavat kromoforien vaikutuksia. Sellaisia sanotaan auksokromeiksi, ja niitä ovat esimerkiksi:[5]

Väriaineen kiinnittyminen

Hyvältä väriaineelta edellytetään muitakin ominaisuuksia kuin värillisyyttä. Sen on voitava kiinnittyä kuituun siten, että se värjää tämän mahdollisimman pysyvästi, ja sen on kestettävä pesuaineita ja vaihtelevia sääoloja.[5]

Värineen kiinnittyminen kuituun voi tapahtua esimerkiksi sen molekyylissä olevien reaktiokykyisten atomiryhmien vaikutuksesta, jotka reagoivat kuidun kanssa. Tämän kiinnittymisen saavat useissa tapauksissa aikaan samat atomiryhmät, jotka toimivat myös auksokromeina, mutta kiinnittäjä­ryhminä voivat toimia myös karboksyyli­ryhmä -COOH ja sulfonaattiryhmä -SO3H.[5] Väriaineen kiinnittyminen voidaan saada aikaan myös niin, että liukenematon väriaine syntetisoidaan suoraan värjättävään kuituun tai liuottamalla väriaine tekokuituun.[5] Peittaus­värjäyksessä käytetään erillisiä kiinnittäviä lisäaineita, jotka imeytetään kuituun ja joiden kanssa väriaine sitten reagoi.[5]

Väriaineiden ryhmittely

Väriaineet voidaan ryhmitellä eri tavoin. Kemiallisen rakenteensa perusteella ne voidaan jakaa useisiin ryhmiin, joita ovat esimerkiksi atsoväriaineet, nitroväriaineet ja rikkivärit. Ne voidaan myös jakaa happo- ja emäsväreihin, joista happovärit sisältävät tavallisesti sulfonihapporyhmiä, emäsvärit aminoryhmiä.[3]

Käytännössä väriaineet jaotellaan kuitenkin usein käyttötavan ja käyttö­tarkoituksen mukaan. Happo- ja emäsvärejä käytetään varsinkin villan ja silkin värjäämiseen, mutta emäsvärien valon- ja pesunkestävyys on usein huono.[3] Puuvillan värjäämiseen käytetään substantiivisia eli suoria väriaineita, jotka kuuluvat myös happoväreihin. Nekin ovat sellaisenaan heikosti kestäviä, mutta niiden kestävyyttä voidaan parantaa sopivilla jälkikäsittelyillä.[3]

Peittaväreillä värjätään etupäässä villan värjäämiseen. Niitä käytettäessä kuitu käsitellään ensin jollakin peitta-aineella, joita ovat muun muassa eräät kromi-, alumiini-, rauta- ja tanniiniyhdisteet, minkä jälkeen väriaine yhtyy siihen liukenemattomaksi, yleensä hyvin kestäväksi värilakaksi[3]

Kyyppivärit kuten indigo ja indigoidiväriaineet ovat sellaisenaan liukenevia, mutta ne hapetetaan kuituun imeytymisen jälkeen lopulliseen liukenemattomaan muotoon.[3] Kehitys­väreillä lopullinen liukenematon väriaine muodostuu vasta kuidussa aineen reagoidessa esimerkiksi naftolien ja diatsoitujen amiinien kanssa. Kestävyytensä ja monipuolisuutensa ansioista kyyppi- ja kehitys­värit ovat eniten käytettyjä väriaineita.

Reaktiivivärit voivat muodostua esimerkiksi moni­arvoisista sulfonihappoja tai typpi­yhdisteistä.[3] Ne liittyvät selluloosaan, josta puuvilla pääasiassa koostuu[5], tai villaan muun muassa esteröitymällä.[3] Tekokuituja värjättään myös dispersioväreillä, jotka imeytyvät vesi­dispersiosta kuituihin ja liukenevat niihin paremmin kuin veteen.[3]

Tärkeitä väriaineita

Elintarvikevärit

Elintarvikevärit ovat lisäaineita, joita lisätään ruokiin sen värin muuttamiseksi. Hyväksyttyjen elintarvikevärien E-koodit ovat välillä E100-E199. Sellaisia ovat:[6]

Myös eräitä epäorgaanisia aineita käytetään elintarvikeväreinä:[6]

Aikaisemmin on elin­tarvike­värinä käytetty myös muun muassa atso­väri­aineisiin kuuluvaa punaista 2G (E 128), mutta nykyisin sen käyttö on kielletty, koska sitä ei enää pidetä turvallisena.[7]

Lähteet
  1. ”Väriaine”, Factum, uusi tietosanakirja, 8. osa (vahl–ö), s. 206. Weilin & Göös, 2005. ISBN 951-35-6682-X.
  2. ”Väriaine”, WSOY Iso tietosanakirja, 9. osa (U–Ö). WSOY, 1997. ISBN 951-0-20163-4.
  3. ”Väriaineet”, Otavan iso Fokus, 7. osa (Sv–Öö), s. 4592. Otava, 1974. ISBN 951-2-01521-4.
  4. Tietoa hankkeesta BioColour-tutkimushanke, 2020
  5. Pentti Mälkönen: ”Väriaineet”, Orgaaninen kemia, s. 237–238. Otava, 1979. ISBN 951-1-05378-7.
  6. Elintarvikkeiden lisäaineiden E-koodiavain Elintarviketurvallisuusvirasto Evira. Arkistoitu 30.10.2013. Viitattu 16.5.2015.
  7. Väriaineen E 128 käyttö kielletty Elintarviketurvallisuusvirasto Evira. Arkistoitu 11.9.2013. Viitattu 16.5.2015.

    Aiheesta muualla
    This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.