T2.4 Farvning af tøj
En rød sok kan farve en hel maskine hvidt tøj lyserødt. Et par cowboybukser bliver lysere for hver vask. Om en farve bliver siddende, afhænger af bindingerne mellem farvestoffet og tøjets fibre.
Siden bygger på intermolekylære bindinger fra afsnit B3.2 og på redoxreaktioner fra afsnit 8.1 i bogen til C-niveau.
Farvestof eller pigment
Et farvestof kan opløses i den væske, det bruges i. Molekylerne kan derfor trænge ind i det, der skal farves.
Et pigment er små korn af et farvet stof, som ikke kan opløses. Pigmenter bruges i maling, trykfarver og kosmetik. Kornene skal holdes fast af et bindemiddel, som klæber dem til overfladen.
Fibre og bindinger
Tøj er lavet af fibre, og fibre er meget lange molekyler. Et farvestof bliver kun siddende, hvis det kan danne bindinger til fibrenes molekyler.
| Fiber | Består af | Bindinger til farvestoffet |
|---|---|---|
| bomuld | cellulose, som har mange OH-grupper | hydrogenbindinger |
| uld og silke | protein med ladede grupper | ionbindinger |
| polyester | upolære kæder | londonbindinger |
Bomuld er cellulose, som er lange kæder af glucose. Cellulose kender du fra afsnit B7.3. Hver glucoseenhed har tre OH-grupper, som kan danne hydrogenbindinger til et farvestof med OH-grupper eller NH2-grupper.
Uld og silke er proteiner. Nogle af aminosyrernes sidekæder har en ladning, som du så i afsnit B7.8. Et farvestof med den modsatte ladning bliver holdt fast af ionbindinger. Uld farves i en sur opløsning. Så bliver aminogrupperne til −NH3+, og de holder fast på farvestoffer med sulfonatgrupper, −SO3−.
Polyester er upolært og har ingen ladninger. Her bruges små, upolære farvestoffer, som trænger ind mellem fibrenes kæder og sidder fast med londonbindinger.
Vaskeægte farver
En hydrogenbinding er meget svagere end bindingerne inde i et molekyle. I vaskemaskinen kan vandmolekylerne danne de samme hydrogenbindinger til både fiber og farvestof. Så slipper farvestoffet fiberen og følger med vandet ud.
En farve, der bliver siddende i vask, kaldes vaskeægte. Der er tre måder at opnå det på.
- Farvestoffet kan være et stort molekyle med mange grupper. Så holdes det fast af mange bindinger på én gang.
- Farvestoffet kan reagere med OH-grupperne i cellulosen og danne en rigtig kemisk binding til fiberen. Sådan et farvestof kaldes et reaktivfarvestof.
- Farvestoffet kan laves om til et stof, der ikke kan opløses i vand, mens det sidder inde i fiberen. Det er idéen i farvning med indigo.
Indigo
Indigo er farvestoffet i cowboybukser. Det har et problem: det kan ikke opløses i vand. Derfor kan det ikke trænge ind i bomuldens fibre.
Løsningen er en redoxreaktion. Indigo bliver reduceret med et reduktionsmiddel i en basisk opløsning. Ved reduktionen optager molekylet to elektroner. De to grupper C=O bliver til C−O−, og dobbeltbindingerne flytter sig, så bindingen i midten af molekylet bliver til en enkeltbinding.
Den reducerede form har to negative ladninger. Ladningerne gør den hydrofil, så den kan opløses i vand. Den er gul og ikke blå, fordi det konjugerede system er et andet end i indigo.
- Indigo er et blåt pulver, som ikke kan opløses i vand.
- Et reduktionsmiddel gør indigo til den gule, reducerede form, som opløses.
- Tøjet dyppes i den gule opløsning, og farvestoffet trænger ind i fibrene.
- Tøjet trækkes op. Oxygen fra luften oxiderer farvestoffet til indigo igen.
Efter oxidationen sidder indigoen som små, blå korn inde i fibrene. Den kan ikke opløses i vand, og derfor vaskes den ikke ud. Metoden kaldes kypefarvning.
Indigoen sidder mest i det yderste af tråden. Når stoffet bliver slidt, falder de yderste fibre af, og den hvide bomuld indeni kommer frem. Derfor bliver cowboybukser lyse på knæene.
Fra plante til fabrik
I flere tusind år blev indigo udvundet af planter. I 1897 begyndte en tysk fabrik at fremstille indigo kunstigt, og i dag er næsten al indigo lavet på fabrik. Det syntetiske stof er præcis det samme molekyle som det fra planten.