ΑΥΘΟΡΜΗΤΕΣ ΚΑΙ ΜΗ ΟΞΕΙΔΟΑΝΑΓΩΓΙΚΕΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΕΙΣ

Οπτική φωτογραφία και φωτοχρωμικοί φακοί


Ο σχηματισμός της λανθάνουσας εικόνας  και η ανάπτυξη του φωτογραφικού φιλμ, καθώς και  η αλλαγή χρώματος στους φωτοχρωμικούς φακούς οφείλονται στη φωτοευαισθησία των αλογονιδίων του αργύρου.

Οπτική φωτογραφία

Η ζελατίνη, με την οποία επικαλύπτονται τα φωτογραφικά φιλμ, περιέχει σε κολλοειδή διασπορά μικροσκοπικούς κρυστάλλους αλογονιδίων του αργύρου.

Τα αλογονίδια του αργύρου είναι ιοντικές ενώσεις. Από αυτά ο βρωμιούχος άργυρος (AgBr) και ο χλωριούχος άργυρος (AgCl) χρησιμοποιούνται μόνα τους ή σε συνδυασμό, ενώ ο ιωδιούχος άργυρος (AgI) πάντοτε μαζί με ένα από τα άλλα δύο. Γενικά, η ποιότητα ενός φωτογραφικού φιλμ καθορίζεται από το συνδυασμό των αλογονιδίων που περιέχει.

1. Σχηματισμός της λανθάνουσας εικόνας. Με την επίδραση του φωτός στους κρυστάλλους κατά τη λήψη της φωτογραφίας, ορισμένα αλογονούχα ανιόντα απορροφούν φωτόνια και οξειδώνονται προς άτομα αλογόνου:

X- + hν      Χ + e-    (Χ = Cl, Br, I)

ενώ τα ηλεκτρόνια που ελευθερώνονται ανάγουν, μέσα στον ίδιο κρύσταλλο, έναν αντίστοιχο αριθμό κατιόντων αργύρου σε μεταλλικό άργυρο:

Ag+ + e-    Ag

Τα άτομα του αλογόνου διασκορπίζονται στη ζελατίνα, ενώ τα άτομα του αργύρου σχηματίζουν τους πρώτους πυρήνες αμαύρωσης, που το σύνολό τους αποτελεί τη λανθάνουσα εικόνα

2. Ανάπτυξη του φωτογραφικού φιλμ. Επειδή ο αριθμός των ατόμων αργύρου που σχηματίζονται εξαιτίας της επίδρασης του φωτός είναι πολύ μικρός, η λανθάνουσα εικόνα, όπως σηματοδοτεί και το όνομά της, δεν είναι ορατή με γυμνό μάτι. Γι’ αυτό ακολουθεί η διαδικασία της ανάπτυξης, κατά την οποία τα άτομα του αργύρου πολλαπλασιάζονται με ένα συντελεστή της τάξης του 1010. Αυτό επιτυγχάνεται με τη χρήση ήπιων αναγωγικών μέσων, όπως η υδροκινόνη:

C6H4(OΗ)2 + 2AgΧ + 2ΟΗ-    C6H4O2 + 2Ag + 2Χ-

Κατά την ανάπτυξη, ανάγονται κυρίως τα κατιόντα Ag+ γύρω από τους πυρήνες αμαύρωσης της λανθάνουσας εικόνας. Αντίθετα, τα κατιόντα Ag+ στους  κρυστάλλους που δεν έπαθαν καμιά φωτοχημική μεταβολή δεν αντιδρούν παρά ελάχιστα. Έτσι, η λανθάνουσα εικόνα μεγεθύνεται και καθίσταται ορατή.

3. Σταθεροποίηση της εικόνας. Η διαδικασία της εμφάνισης του φιλμ ολοκληρώνεται με την απομάκρυνση περίσσειας του αλογονιδίου, δηλαδή της ποσότητας που δεν υπέστει καμία καμιά φωτοχημική μεταβολή, από ένα διάλυμα θειοθειικού νατρίου (Na2S2O3). Έτσι, το φιλμ δεν επηρεάζεται πλέον από το φως και η εικόνα σταθεροποιείται.

Η παραπάνω διαδικασία οδηγεί στο σχηματισμό του αρνητικού στην ασπρόμαυρη φωτογραφία. Η βασική διαφορά στην έγχρωμη φωτογραφία, είναι ότι η ζελατίνη, με την οποία επικαλύπτεται το φιλμ, περιέχει και χρωστικές. Οι χρωστικές αυτές απορροφούν με μεγάλη ευκολία τις ορατές ακτινοβολίες και, στη συνέχεια, τις μεταβιβάζουν στους κρυστάλλους του αλογονιδίου με τους οποίους βρίσκονται σε επαφή.

Στα έγχρωμα φιλμ υπάρχουν τρία στρώματα ζελατίνης. Καθένα από αυτά περιέχει μία χρωστική, η οποία απορροφά σε διαφορετικό τμήμα του ορατού φάσματος (κόκκινο, πράσινο, μπλε). Αυτό έχει ως αποτέλεσμα να σχηματίζονται τρεις διαφορετικές λανθάνουσες εικόνες, μία σε κάθε στρώμα.

Οι φωτοχρωμικοί φακοί

Οι φωτοχρωμικοί φακοί σκουραίνουν στο φως της ημέρας και γίνονται διαφανείς, όταν η ένταση του φωτός ελαττώνεται. Μέσα στην άμορφη μάζα του γυαλιού τους υπάρχουν μικροσκοπικοί κρύσταλλοι χλωριούχου αργύρου και χλωριούχου χαλκού (Ι), CuCl.

1. Με την αύξηση της έντασης του φωτός, ορισμένα ανιόντα χλωρίου απορροφούν φωτόνια και     οξειδώνονται σε άτομα χλωρίου:

Cl- + hν      Cl + e-

    ενώ τα ηλεκτρόνια που ελευθερώνονται ανάγουν έναν αντίστοιχο αριθμό κατιόντων αργύρου,     μέσα στον ίδιο κρύσταλλο, σε μεταλλικό άργυρο:

Ag+ + e-    Ag

    με αποτέλεσμα το χρώμα των φακών να σκουραίνει.

2. Όταν η ένταση του φωτός ελαττώνεται, η διαδικασία αντιστρέφεται. Τα κατιόντα του χαλκού (Ι)     ανάγουν τα άτομα του χλωρίου σε ανιόντα χλωρίου:

Cl + Cu+    Cu2+ + Cl-

    και τα κατιόντα Cu2+, που σχηματίζονται, οξειδώνουν το μεταλλικό άργυρο προς κατιόντα Ag+:

Cu2+ + Ag    Cu+ + Ag+

    οπότε το χρώμα των φακών ανοίγει.