Diplomamunkám témája
Diplomamunkámban az OKD, illetve OTDK dolgozatomban megkezdett témát folytattam.
Elsôdleges célom egy nagyobb mértékben feketedô és jobb spektrális érzékenységű rendszer kifejlesztése volt, valamint az, hogy meghatározzam, hogyan függ ezen rendszer feketedésének mértéke, spektrális érzékenysége és tárolási stabilitása az egyes komponensek koncentrációjától.
Oxálsav helyett lecsapószerként részben sósavat használva sikerült egy olyan szuszpenziót elôállítanunk, amely sokkal jobban feketedik, mint a pusztán vas(III)oxalátot tartalmazók. Ezen szuszpenziót A3-mal jelöltük. Az A3 kvarclámpás megvilágítással felvett jelleggörbéje az 1. ábrán látható. A 2. ábra egy 5 perces lépcsôkkel megvilágított aktinométer-csíkot mutat. Az A3 szuszpenzió spektrális érzékenysége is jobb a csak vas(III)oxalátot tartalmazó szuszpenziókénál (3. ábra).
1. ábra
Az A3 jelű szuszpenzió jelleggörbéje HgOK 400-as égôvel szerelt kvarclámpával végzett megvilágítás alapján
2. ábra
A3 jelű szuszpenzióval készült aktinométer HgOK 400-as égôvel szerelt kvarclámpával megvilágított csíkja
3. ábra
A3 jelű szuszpenzió spektrális érzékenysége (folytonos vonal) és a bôr spektrális érzékenysége (MED) (szaggatott vonal)
Az összetétel hatását (idôtakarékosságból) homogén rendszerben vizsgáltam, s az így nyert tapasztalatokat alkalmaztam papírra öntött aktinométerek esetén. (A homogén rendszer jelen esetben kevesebb zselatint tartalmazó, ezért vízszerűen folyós, papírra nem öntött fényérzékeny szuszpenziót jelent.) Az általunk kidolgozott eljárással a fotográfiai anyag sokkal rövidebb idô alatt jellemzhetô, mint a hagyományos papírra öntéses eljárással.
Vizsgálataink során a fényérzékeny oldatot kvarcküvettában felülrôl kvarclámpával megvilágítottam, s egy diódasoros spektrofotométerrel szimultán követtem a spektrum változását. (A Fazekas Zsolt által kialakított kísérleti elrendezés a 4. ábrán látható.)
4. ábra
Szimultán megvilágításhoz és spektrofotometráláshoz használt kísérleti elrendezés
A vizsgálatok bizonyították, hogy besugárzás közben a vas(III)-komplex elbomlik, s eközben kolloidális méretű Ag válik ki. A vas(III)-komplex jelenlétére a 292 nm-en, az oldatot fokozatosan opálossá és barnára változtató kolloidális ezüst kiválására a 400-600 nm-es tartományban jelentkezô csúcs utal. Az 5. ábrán az A3 receptje alapján készített oldat spektrumának változását láthatjuk. A spektrumokat 20 percen keresztül 2 percenként vettem fel, t=0 idôpillanatban a 292 nm-es csúcs maximális, az 506 nm-es minimális. A 6. ábra a 292 nm-en és az 506 nm-en mérhetô abszorbancia besugárzás közben bekövetkezô változását mutatja az idô függvényében.
5. ábra
Az A3 recept alapján készített oldat spektrumának változása megvilágítás hatására. A mérés teljes ideje 20 perc volt, az egyes spektrumok felvétele között 2 perc telt el.
6. ábra
Az A3 recept alapján készült oldat 292 nm-en és 506 nm-en mért abszorbanciájának változása megvilágítás hatására
A rendszerek "jóságának" (feketedésének) jellemzésére a kolloidális ezüsthöz rendelhetô csúcs hullámhosszán 20 perc besugárzás után bekövetkezett abszorbancia-változást - dA(20) - használtuk föl.
Vizsgáltuk a bemért K3[Fe(C2O4)3], AgNO3, Cl-, H+ és oxálsav feketedésre gyakorolt hatását. A feketedés minden esetben erôsen függött az anyagmennyiségektôl. A K3[Fe(C2O4)3] maximumgörbe, a H+ és az oxálsav minimumgörbe szerint befolyásolta a feketedést. Az AgNO3 mennyiségének növelésével a feketedés telítésbe ment. A Cl- egyértelműen csökkentette a feketedést, így felhasználható arra, hogy a feketedést tetszôleges értékre állítsuk be. Megfigyeltük, hogy a SO42- ionok jelenléte csökkenti a feketedést. 250 cm3 kiindulási szuszpenzió egy-egy komponensének koncentrációját változtatva azt tapasztaltuk, hogy a feketedés szempontjából a következô bemérési mennyiségek az optimálisnak: 3 mmol K3[Fe(C2O4)3], 15 mmol AgNO3, 15 mmol-nál kevesebb vagy 25 mmol-nál több H+, illetve 12 mmol-nál több oxálsav. A Cl- mennyiségének változtatásával a dA(20) értéket 0,5 és 2,45 között sikerült változtatni.
A szuszpenziók spektrális érzékenysége meghatározására többnyire csak közelítô vizsgálatokat tudtunk végezni. Ezek azt mutatták, hogy a spektrális érzékenységet alig befolyásolja az összetétel. Az érzékenység a pontos vizsgálatok szerint is az UVB tartományban éri el maximumát.
A szuszpenziók sötétben állva tovább feketednek, ám az összetételtôl függôen eltérô mértékben. A tárolási stabilitás romlik, ha több Ag+-öt, Fe(C2O4)33--ot adagolunk, vagy csökkentjük a savasságot. Javul viszont, ha csökkentjük az Ag+ vagy a Fe(C2O4)33- mennyiségét, illetve ha fölös oxálsavat adagolunk. Kimagaslóan stabilnak bizonyult a kiindulásként használt A3 jelű szuszpenzió.
A spektrofotometriásan vizsgált rendszerek abszorbanciája akkor is tovább nô, ha kikapcsoljuk a besugárzó fényforrást. Ezt és a tárolás közben bekövetkezô tovább-barnulást azzal az irodalomból ismert ténnyel magyarázhatjuk, hogy a besugárzott vas(III)oxalát komplexek sötétben tovább bomlanak.
A feketedés változásának értelmezéséhez modelleztük a rendszert. Az irodalomból nem ismertünk valamennyi állandót, így egyrészt mi magunk kíséreltük meghatározni bizonyos állandókat, másrészt egyszerűsítettük a modellt. A számítások azt mutatták, hogy a fényérzékeny anyagok (a Fe(C2O4)33-, az Ag2C2O4 és az AgCl) mennyisége alapján csak a bemért Ag+ és Cl- mennyiségének hatását magyarázhatjuk. A spektrumok alakjai és fényszórási vizsgálatok ugyanakkor arra utaltak, hogy az összetételtôl függôen változik a megvilágítás hatására kialakuló kolloidális ezüst szemcsemérete. Ez az esetek többségében megmagyarázná az abszorbancia változását: a kis szemcseméretű ezüst transzmittanciája ugyanis kisebb, mint ugyanannyi anyagmennyiségű nagy szemcseméretű ezüsté. A számítások az esetek egy részében alátámasztották ezt a feltételezést. Mindezek alapján arra a következtetésre jutottunk, hogy a szuszpenziók feketedése bonyolult módon függ a fényérzékeny anyag mennyiségétôl és a képzôdô ezüstszemcsék méretétôl is.
Készítette: Nemes Attila, [email protected].
Utolsó módosítás dátuma: 2000. március 26.
Copyright © Nemes Attila, Debrecen, 1996-2000. Minden jog fenntartva.
URL: http://www.geocities.com/nemes01/szakmai/diploma.html
