Барвники

Фарбування вовняної тканини, 1482

Барвники́ — інтенсивно забарвлені сполуки органічні, придатні для фарбування різних матеріалів.

Зміст

1 Загальні відомості
2 Історична довідка
3 Класифікація
- 3.1 Харчові барвники
4 Реактивні барвники
- 4.1 Медичні барвники
5 Застосування та застереження
6 Додатково
7 Література
8 Автор ВУЕ
9 Важливо!

Загальні відомості

Барвники вибірково поглинають частину світлових хвиль видимого спектра, решту відбивають. Хімічна будова барвників характерна наявністю в їхніх молекулах так званих хромофорів — ланцюгів спряження (чергування простих і подвійних зв’язків) і ароматичних або гетероциклічних ядер з ауксохромами (див. Ауксохромна група).

Залежно від способу перетворення енергії, що поглинається, барвники створюють колір, люмінесценцію чи здатність впливати на фотохімічні процеси. Застосовують для підвищення або зниження світлочутливості фотоматеріалів — оптичні сенсибілізатори і десенсибілізатори.

Торгові назви барвників містять: клас барвника за застосуванням, колір (наприклад, Ж — жовтий, С — синій, З — зелений, О — основний тон), іноді — стійкість забарвлення, відтінок (на інтенсивність кольору вказує цифра перед літерою) та інші властивості.

Історична довідка

До середини 19 ст. використовували природні барвники рослинного та тваринного походження: органічні сполуки, які утворюються живими організмами і забарвлюють тваринні та рослинні клітини і тканини. Найважливіші з них — алізариновий червоний та індиго синій.

1842 М. Зінін синтезував анілін, що дало поштовх для отримання синтетичних барвників.

Наприкінці 1850-х отримано перші синтетичні барвники з вуглеводнів кам’яновугільної смоли. 1856 В. Г. Перкін (старший) відкрив перший синтетичний барвник — мовеїн, 1858 Ф.-Е. Верген (1814–1864; Франція) синтезував фуксин. 1869 К. Гребе і К. Ліберман (1842–1914; Німеччина) синтезували з антрацену алізарин. 1870 К. О. В. Енглер та А. Еммерлінг (1842–1906; Німеччина) синтезували індиго. Згодом відкрито азобарвники й сірчисті барвники. Дослідження анілінових барвників А. В. фон Гофмана стали основою для їхнього промислового виробництва.

1876 О. Вітт запропонував хромофорну теорію органічних барвників, за якою колір сполук обумовлений присутністю в них певних ненасичених груп, названих О. Віттом хромофорами.

На кінець 19 ст. природні барвники повністю замінено синтетичними. Виникла нова анілінофарбова промисловість, яку до Першої світової війни повністю монополізувала Німеччина (1914 вона забезпечувала 3/4 світового виробництва синтетичних барвників). На початку 1970 кількість найменувань барвників у світі перевищувала 9 000, всесвітнє виробництво становило понад 600 000 т на рік.

На території України промислове виробництво барвників почалося у 1920-х. Станом на 2023 на українському ринку представлені барвники переважно європейського виробництва. Випуск натуральних харчових барвників малопотужний із невеликим асортиментом. Барвники хлорофільно-каротиноїдного комплексу в Україні не виробляють.

Класифікація

За хімічною будовою барвники поділяють на:

азо-, нітро- та нітрозобарвники;
триарилметанові;
індигоїдні;
антрахінонові;
арилметанові;
фталоціанінові;
хінонімінові;
ціанінові та інші.

За способами застосування виокремлюють барвники:

кислотні;
кубові;
основні;
пігменти;
протравні;
прямі.

Барвники, що утворюють дисперсії у воді або плівкоутворювальні речовини, називають пігментами. Вони нерозчинні у воді та матеріалах, які вони фарбують. Під час використання пігментів фарбується лише поверхня матеріалу. Розрізняють також

сірчисті барвники, нерозчинні у воді, які фарбують волокно у водних розчинах сульфіду натрію;
барвники для холодного фарбування — сполуки, які утворюють безпосередньо на волокні нерозчинні у воді азобарвники.

Застосовують барвники для штучного волокна, що фарбують віскозу, або синтетичні полімери (розчиняються у них або утворюють тонку суспензію); індуліни і нігрозини — сині та чорні барвники з аніліну. За розчинністю у воді органічні барвники поділяють на:

розчинні (прямі, протравні, активні, кислотні, катіонні);
нерозчинні (дисперсні, кубові).

Дисперсні барвники розроблено для фарбування ацетату целюлози (див. Ацетатне волокно). Їх використовують як тонкі дисперсії для фарбування поліестеру, нейлону та акрилових волокон. Для фарбування кубові барвники переводять відновлювачами в розчинні лейкоформи або випускають як стійкі похідні (кубозолі). За технічним призначенням розрізняють такі групи барвників:

кислотні;
основні;
прямі;
протравні;
активні;
кубові;
сірчисті;
барвники, утворені на волокні;
барвники для вовни;
барвники для шкіри та овчини;
дисперсні;
барвники жиро- і спирторозчинні;
пігменти;
лаки.

За метою застосування:

харчові;
промислові (нехарчові).

Харчові барвники

Харчові барвники — група природних або синтетичних барвників для фарбування харчових продуктів. Поділяють на:

натуральні;
неорганічні (мінеральні);
синтетичні.

Виокремлюють також барвники, ідентичні натуральним. Харчові барвники бувають прямими, протравними і кубовими. Їх використання контролює законодавство.

Харчові барвники класифікують як харчові добавки і виробляють відповідно до прийнятих стандартів. Для гармонізації використання харчових добавок Європейська Рада розробила раціональну систему цифрової кодифікації харчових добавок, де зазначено всі харчові барвники (кодекс Всесвітньої організації охорони здоров’я (ВООЗ) для харчових продуктів «Кодекс Аліментаріус» (англ. «Codex Alimentarius»)). Для вироблення єдиних критеріїв для харчових добавок при Організації з продовольства і сільського господарства при Організації Об’єднаних Націй і ВООЗ створено Об’єднаний комітет експертів із харчових добавок (англ. Joint Expert Committee on Food Additives; JECFA), в Європейському Союзі — Науковий комітет із продуктів харчування (англ. Scientific Committee on Food; SCF). Ці організації дають дозвіл щодо застосування чи заборони тієї чи іншої добавки, а також визначають для кожної добавки величину допустимої добової дози (англ. Acceptable Daily Intake; ADI) та кількісні характеристики (вміст основної речовини, важких металів, домішок, токсикологічні характеристики тощо). З урахуванням рекомендацій міжнародних організацій держави приймають законодавчі рішення про застосування добавок на території своєї країни.

Сферу використання харчових добавок регулюють відповідно до Закону України «Про якість та безпеку харчових продуктів» (2018), контроль над виробництвом та застосуванням харчових добавок покладено на Державну санітарно-епідеміологічну службу України та Міністерство охорони здоров’я України (МОЗ). В Україні дозволеними для використання у харчовій промисловості є 36 природних і синтетичних барвників. Серед синтетичних барвників дозволеними є:

рибофлавін, хіноліновий жовтий, тартразин (жовті);
азорубін, Понсо 4R (червоні);
індигокармін, синій патентований V (сині);
зелений S (зелений).

Із метою запобігання фальсифікаціям в Україні існує певна категорія продуктів, яка не підлягає забарвленню: борошно, крупи, крохмаль, цукор, хліб і хлібобулочні вироби, макаронні вироби, вода мінеральна, молоко, кисломолочні неароматизовані продукти, вершки, мед бджолиний, чай, кава, томатний соус і паста, м’ясо, риба, молюски та інші.

Реактивні барвники

Реактивні барвники — синтетичні речовини, молекули яких містять полярні угруповання (хлорзаміщені азагетероцикли, SO₂(CH₂)₂OSO₃Na, nNHCOCH=CH₂ та iнші), які реагують з функціональними групами волокон (OH, SH, NH₂) з утворенням ковалентних зв’язків. Барвники з однією функціональною групою іноді мають низький ступінь фіксації. Для усунення цього розроблено барвники, що містять дві (або більше) різні реакційноздатні групи (біфункціональні барвники). Завдяки ковалентному зв’язку, який виникає під час фарбування, реактивні барвники стійко і міцно утримуються на волокні. Реактивні барвники добре розчинні у воді, відрізняються яскравістю та глибиною забарвлення, стійкі до дії світла, мокрих обробок та органічних розчинників. Їх використовують для фарбування бавовни, льону, віскози, шовку, вовни, поліамідних матеріалів та інших волокон.

Реактивне фарбування є найважливішим методом фарбування целюлозних волокон. Порівняно з іншими типами реактивні барвники мають низький ступінь використання, оскільки під час фарбування або довгострокового зберігання активна група барвника реагує з водою або вологою повітря і гідролізується (див. Гідроліз) — втрачає хімічну активність. Для досягнення міцного фарбування необхідно після закінчення фарбування видаляти з волокна гідролізований барвник за допомогою кип’ятіння в розчині поверхнево-активної речовини.

Медичні барвники

У мікробіології барвники використовують для класифікації бактерій. П. Ерліх продемонстрував, що метиленовий синій забарвлює живі нервові клітини, але не прилеглу до них тканину. 1884 мікробіолог Г. К. Грам (1853–1938; Данія) виявив, що кристалічний фіолетовий забарвлює певні бактерії. Відтоді методика фарбування за Г. К. Грамом є стандартною процедурою в медичній мікробіології.

Залежно від забарвлення бактерії поділяють на грампозитивні (темно-фіолетове забарвлення з генціаніном фіолетовим) та грамнегативні (червоне забарвлення з фуксином).

Розрізняють прості і складні диференціальні способи фарбування мікроорганізмів.

Бензидинові, акридинові, анілінові, хінолінові, тіазинові барвники виявляють біоцидні властивості. Барвники (діамантовий зелений, риванол, трипафлавін і метиленовий синій) мають вибіркову антибактеріальну активність і діють переважно на грампозитивні бактерії. Вони відрізняються низькою токсичністю для людини.

Барвники, як кольорові допоміжні речовини, що мають дрібнодисперсний стан і здатні рівномірно розподілятися по всій поверхні ліків, однорідно їх забарвлюючи, використовують у фармацевтиці. Додаючи до фармацевтичної системи відповідних коригентів кольору вирішують такі завдання:

запобігання ймовірних помилок під час застосування подібних, але різних за фармакотерапевтичною направленістю дії ліків, які виготовлені в однакових лікарських формах;
маскування неприємного кольору деяких лікувальних препаратів;
захист світлочутливих активних фармацевтичних складників від шкідливого руйнування дії світла, що відповідно сприяє збільшенню терміну придатності препарату.

Найчастіше барвники додають до лікувальних препаратів для внутрішнього застосування (сиропи, мікстури, желатинові капсули, драже, таблетки); з метою застережувального забарвлення — до лікувальних препаратів з отруйними й сильнодіючими речовинами, а також до дезінфекційних розчинів. Вимоги до коригентів кольору:

повинні бути нешкідливими у застосованих дозах;
мають бути біологічно неактивними, зокрема неканцерогенними (див. Канцерогенні речовини);
не взаємодіяти і не змінювати біологічну доступність діючих речовин;
не мати неприємного смаку і запаху (див. Аромат);
розчинятися або рівномірно розподілятися у дисперсійному середовищі; *витримувати стерилізацію до 120 °С;
володіти високою світловитривалістю і фарбувальною здатністю.

Для забарвлення фармацевтичних препаратів застосовують мінеральні, природні й синтетичні барвники. До мінеральних барвників (пігментів) належать: кальцію карбонат, титан(IV) оксид, ферум гідроксид, ферум оксид, вугілля медичне, алюміній, срібло, які використовують як тонкодисперговані порошки у складі захисних покриттів (цукрових і плівкових) лікарських препаратів із твердим дисперсійним середовищем, а також для надання забарвлення й непрозорості твердим і м’яким желатиновим капсулам.

Натуральні барвники одержують із різних частин рослин. Їхній колір зумовлений наявністю в їхньому складі антоціанів, каротиноїдів, флавоноїдів, хлорофілів та інших сполук. Перспективними є каротиноїди й хлорофіли, які використовують для забарвлення у жовтий, оранжевий, темно-червоний кольори таблеток із цукровим покриттям і м’яких желатинових капсул. Ширше у фармацевтичній практиці використовують синтетичні барвники (азобарвники, трифенілметанові, індигоїдні, ксантенові, хінолінові). Кольорові речовини нового типу, в яких хромофори хімічно зв’язані з різними мінеральними й органічними полімерними сполуками, також дозволені до застосування у фармацевтичному виробництві.

Застосування та застереження

Барвники використовують у текстильній, шкіряній, хутровій, паперовій, харчовій, кондитерській, парфумерній, поліграфічній та інших промисловостях, медицині, фотографії, виробництві пластичних мас тощо. Барвники відповідають за колір продукту чи виробу. Окремі синтетичні барвники, які використовують у харчовій промисловості, негативно впливають на людський організм. Небезпечними харчовими барвниками визнані:

Е102 — тартразин;
E104 — жовтий хініліновий (хінолон);
E110 — жовтий «сонячний захід» (сансет);
E122 — азорубін (кармуазин, кармін);
E124 — Понсо 4Р (яскраво-червоний);
E129 — червоний чарівний АС.

Продукти з великим вмістом небезпечних харчових барвників можуть викликати у дітей і дорослих: алергічні реакції (див. Алергія); дисбіоз (дисбактеріоз) кишечника, гіперактивну поведінку, легку збудливість, неможливість сконцентрувати увагу, порушення процесу навчання (у дітей), перепади настрою тощо. Особливу увагу надають утилізації барвників із використанням хімічних та біологічних методів очищення довкілля. Барвники, вироблені текстильною, поліграфічною та паперовою промисловостями, є джерелом забруднення річок і водних шляхів.

Додатково

Діють накази МОЗ України «Про організацію зберігання в аптечних установах різних груп лікарських засобів та виробів медичного призначення» (від 16.03.1993 № 44) та «Про затвердження Переліків назв допоміжних речовин та барвників, що входять до складу лікарського засобу» (від 19.06.2007 № 339).

Заснований 1915 Рубіжанський хімічний комбінат (м. Рубіжне Луганської області) станом на 1940 виробляв барвники 14 марок, серед них 9 кубових. 1971 на комбінаті працювали 54 цехи, де виробляли понад 400 видів продукції, зокрема синтетичні барвники (серед них кубові, які складали 99 % продукції СРСР). Після відновлення Україною незалежності 1991 підприємство мало назву ТОВ «Рубіжанський барвник» і виробляло кубові барвники, препарат ДНОК (4,6-динітроортокрезол амонійна сіль) — фунгіциди, інсектоакарицид та інші. Після повномасштабного вторгнення РФ в Україну (24.02.2022) м. Рубіжне зазнало ворожих обстрілів, було пошкоджено та зруйновано об’єкти цивільної інфраструктури.

Барвники також виробляють на Івано-Франківському заводі тонкого органічного синтезу (тепер ВАТ «Завод ТОС «“Барва”», с. Ямниця Івано-Франківського району Iвано-Франкiвської області). З 1975 підприємство спеціалізується на виготовленні органічних барвників, товарів побутової хімії та іншого.
Сиваський аніліно-фарбовий завод (м. Армянськ АР Крим) побудований за часів СРСР, у незалежній Україні — ВАТ «Сиваський анілінофарбовий завод», з 2000 — у складі Державної акціонерної компанії «Титан». Завод є виробником барвників для легкої промисловості. Від березня 2014 підприємство незаконно анексовано РФ.

У Харківському науково-дослідному хіміко-фармацевтичному інституті (тепер Національний фармацевтичний університет) під керівництвом професора Б. Ясницького (1919–1991; тепер Україна) розроблено фарбовані матеріали на основі сахарози — руберозум, флаворозум, церулезум, оранжерозум.

Література

Базель Я. Р. Аналітична хімія основних барвників. 2. Іонометрія // Науковий вісник Ужгородського університету. Серія : Хімія. 2001. Вип. 6. С. 21–25.
Фармацевтичні та медико-біологічні аспекти ліків / І. М. Перцев, О. Х. Пімінов, М. М. Слободянюк та ін. Вінниця, 2007.
Безуглий П. О. Фармацевтична хімія. Вінниця : Нова Книга, 2008. 560 с.
Лучкевич Є. Р., Матківський М. П. Хімія проміжних продуктів і органічних барвників. Івано-Франківськ : Супрун В. П., 2016. 356 с.
Хімія барвників / Уклад.: П. І. Ягодинець, О. В. Скрипська, Ю. М. Андрійчук. Чернівці : Чернівецький національний університет, 2019. 92 с.

Автор ВУЕ

Редакція ВУЕ

Покликання на цю статтю: Барвники // Велика українська енциклопедія. URL: https://vue.gov.ua/Барвники (дата звернення: 9.05.2024).

Статус гасла: Оприлюднено
Оприлюднено: 23.08.2023

Важливо!

Ворог не зупиняється у гібридній війні і постійно атакує наш інформаційний простір фейками.

Ми закликаємо послуговуватися інформацією лише з офіційних сторінок органів влади.

Збережіть собі офіційні сторінки Національної поліції України та обласних управлінь поліції, аби оперативно отримувати правдиву інформацію.

Отримуйте інформацію тільки з офіційних сайтів

[[Категорія:]] [[Категорія:]]

Барвники

Зміст

Загальні відомості

Історична довідка

Класифікація

Харчові барвники

Реактивні барвники

Медичні барвники

Застосування та застереження

Додатково

Література

Автор ВУЕ

Важливо!

Офіс Президента України

Верховна Рада України

Кабінет Міністрів України

Служба безпеки України

Міністерство оборони України

Міністерство внутрішніх справ України

Генеральний штаб Збройних сил України

Державна прикордонна служба України

Кіберполіція

Національна поліція України