II. CORANTES TÊXTEIS
II.3. TIPOS DE CORANTES CONFORME A CONSTITUIÇÃO DO
II.3. TIPOS DE CORANTES CONFORME A CONSTITUIÇÃO DO CROMÓFORO
Tabela 3. Cromóforos que apresentam a coloração marrom.
Tabela 4. Cromóforos que apresentam a coloração laranja.
COR Laranja
Grupo cromóforo Corante típico Onde é encontrado
carotenóide urucum Urucum (Bixa orellana) - encontrado nas sementes.
naftoquinona henna Resedá (Lawsonia regia) - encontrado na casca e fruto.
Tabela 5. Cromóforos que apresentam a coloração verde.
COR Marrom
Grupo cromóforo Corante típico Onde é encontrado
Naftoquinona
juglone Nogueira (Juglans regia) - encontrado na casca e fruto.
tanino (fisetina) Acácia negra (Acacia mearnsii) - encontrado na casca.
tanino (catechinina)
Palmeira de jardim (Areca catechu) - encontrado na folha.
COR Verde
Grupo cromóforo Corante típico Onde é encontrado
Clorofila Clorofila Várias plantas: encontrado nas folhas verdes (salsa, espinafre, urtiga, mentia, alfafa).
Tabela 6. Cromóforos que apresentam a coloração amarelo.
COR Amarelo
Grupo cromóforo Corante típico Onde é encontrado
carotenóide
crocetina Açafrão verdadeiro (Crocus sativus) - encontrado nas estigmas florais.
licopene Calêndula ou Maravilha (Calendula oficinalis) - encontrado nas pétalas secas.
berberina Uva-espim (Berberis vulgaris) - encontrado nos galhos e raízes.
flavoinóide
cartamina Falso açafrão (Carthamus tinctorius) - encontrado nas pétalas secas.
apigenina Camomila (Matricaria chamomilla ou Anthemis catula) - encontrado nas flores.
curcumina Açafrão-da-terra (Curcuma longa) - encontrado na raiz.
luteolina Lírio dos tintureiros (Reseda luteola) - encontrado nos galhos, folhas.
quercetina Carvalho (Quercus tinctoria) - encontrado nas cascas.
morin maclurina Taiúva (Maclura tinctoria) - encontrado no cerne.
Tabela 7. Cromóforos que apresentam a coloração azul.
COR Azul
Grupo cromóforo Corante típico Onde é encontrado
indigóide
índigo Anileira (Indigofera tinctoria) - encontrado nas folhas.
tyrian purple Molusco do Mar Mediterâneo (Murex brandaris) - encontrado no corpo do molusco.
Tabela 8. Cromóforos que apresentam a coloração violeta.
COR Violeta
Grupo
cromóforo Corante típico Onde é encontrado
dihidropirenóide hematoxilina Pau-campeche (Haematoxylon campeachianum) - encontrado no cerne.
CORANTES AZÓICOS
Esses corantes possuem como grupamento principal o grupo azo, –N=N- associados a um anel aromático, com a possibilidade de ter grupamentos sulfônicos. Esses corantes, dependendo da molécula ao qual se ligam, se distinguem como mono-azo, di-azo e poli-azo.
Sua produção é baseada nas reações de diazotazação e condensação, que consistem na transformação, por ácido nitroso, de aminas aromáticas primárias em compostos diazóicos (diazos) (SILVA, 2006).
Ar – NH2 + 2 HCl + NaNO2 → Ar – N = N – Cl + 2 H2O + NaCl Aminas Nitrito de Sódio Diazóico
Equação 1. Reação geral de diazotação.
A crisoidina (Fig. 19) foi o primeiro corante azóico utilizado comercialmente. Após este, outro corantes foram sintetizados, como é o caso do marrom Bismark (Fig. 20, p.45), o Orange II (Fig. 21, p.45) e o Acid Red 27 (Fig. 22, p.45).
N
N N H2
H2N C r i s o i d i n a
Figura 19. Estrutura do corante azóico crisoidina.
A coloração observada nos compostos azóicos se deve ao fato da ligação azo -N=N- permitir a conjugação dos anéis aromáticos, o que possibilita a absorção e a emissão de radiação na região do visível.
H2N
N
N N
N
H2N N H2
N H2
M a r r o m B i s m a r k
Figura 20. Estrutura do corante azóico marrom Bismark.
O H N
N
S O3N a
Figura 21. Estrutura do corante azóico laranja II.
Figura 22. Estrutura do corante Acid Red 27.
CORANTES ANTRAQUINÔNICOS
Os corantes derivados das antraquinonas representam o segundo grupo mais importante. Esses corantes possuem um grupamento cromóforo carbonila (C=O) resultado da oxidação do antraceno. Um exemplo de corante antraquinônicos é o substituto sintético do índigo a indantrona. Na figura 23 estão representadas as estruturas dos corantes indantrona e a alizarina. (SILVA, 2006).
O
O
O H O H
O
O
N H H N
O
O
I n d a n t r o n a A l i z a r i n a
Figura 23. Estruturas de corantes derivados da antroquinona: Alizarina e Indantrona.
CORANTES INDIGÓIDES
São os corantes que possuem o grupo cromóforo C=C, baseados em anilinas. A obtenção deste grupo se dá por duas reações, sendo a primeira a reação da anilina com o ácido cloroacético, resultando na fenilglicina, e a segunda uma condensação, tendo NaOH e NaNH2 como reagentes. O resultado da oxidação final é o corante Indigo Blue 1, muito utilizado na fabricação dos “blue jeans” e considerado como o exemplo mais importante deste grupo (SILVA, 2006).
A n i l i n a
N - f e n i l - g l i c i n a
I n d o x i l Í n d i g o
f u s ã o c á u s t i c a 2 2 0oC
N H2
O
H O
C l
N
O
O H H
N H
O
N
N
H O
O H
Figura 24. Reação de obtenção do corante sintético Índigo Blue
Índigo blue
CORANTES XANTENO
Essa classe de corante foi descoberta pelo químico Adolf Von Bayer a partir do aquecimento do anidrido ftálico com o resorcinol (benzeno-1,3-diol) em solução aquosa, produzindo um composto que era capaz de tornar a solução muito fluorescente, sendo chamado assim, o composto de fluoresceína. Este novo corante descoberto deu origem à uma classe nova: Xanteno. Esse e outros corantes ainda são usados atualmente. A fluoresceína é empregada em placas e faixas de sinalização em rodovias brasileiras. A eosina (tetrabromofluoresceína) é usada como corante vermelho em cosméticos, tintas e papéis. Seu análogo eritrosina (tetraiodofluoresceína) é usado como corante vermelho em alimentos.
A classe dos corantes xanteno se caracteriza por ter em suas estruturas anéis heterocíclicos conforme visto na figura abaixo (QMCWEB, 2006).
O
H O O
C O2H
F l u o r e s c e í n a
Eritrosina (sal sódico)
Eosina Y Eosina B
Figura 25. Estrutura de corantes xanteno: Eritrosina, fenolftaleína, eosina Y e eosinaB.
OUTROS CORANTES
Corantes ftalocianinas
Um grupo de compostos orgânicos importante são os derivados de ftalocianinas.
Figura 26. Estrutura básica de uma ftalocianina.
Estes compostos são análogos a duas porfirinas naturais: a clorofila (Fig. 27 a), pigmento de estrutura química semelhante à da hemoglobina do sangue dos mamíferos, solúvel nos solventes orgânicos, que realiza a fotossíntese em presença da luz solar, liberando oxigênio no ar e deste retirando o gás carbônico, e a hemoglobina (Fig. 27 b), pigmento existente na hemácia, formado por heme e globina, e entre cujas funções estão as de fixação do oxigênio atmosférico e sua transferência às células. Essa classe de substâncias se caracteriza na formação de complexos com metais. Estes pigmentos exibem cores fortes, brilhantes e resistentes.
Figura 27. Estrutura de algumas porfirinas naturais.
Outros corantes importantes são os derivados da quinacridona. Este corante é violeta e seus análogos dicloro e dimetil são, respectivamente, rosa e vermelho. Na figura 28 estão representado as estruturas dos corantes dicloro quinacridona e dimetil quinacridona.
N
N O
H O
H
N
N O
H O
H
C l C l
N
N O
C H3
C H3
O
Figura 28. Estrutura de corantes derivados da quinacridona A, B – dicloro quinacridona e C – dimetil quinacridona.
A B
C
PROCESSO DE ABSORÇÃO DE LUZ PELOS CROMÓFOROS
Todo tipo de composto absorve radiação eletromagnética. O espectro eletromagnético se expande numa longa faixa desta radiação, desde ondas de rádio a raios gama. Nossos olhos são capazes de captar apenas uma faixa estreita desse espectro, o qual denominamos de luz visível.
As cores dos corantes e pigmentos são devidas às absorções de radiação eletromagnética nessa faixa do espectro. De acordo com a radiação absorvida, enxergamos nos compostos suas cores características. Por exemplo, a cor azul corresponde à radiação compreendida entre 600 a 700 nm enquanto o vermelho compreende a faixa de 480 a 530 nm (QMCWEB, 2006).
Como vimos, os corantes apresentam grupos essenciais para que ocorra esse tipo de fenômeno. São os grupos cromóforos. As duplas conjugadas e os anéis benzênicos são os principais grupos que promovem o fenômeno da cor dos corantes, embora outro grupos intensifiquem e/ou auxiliem na formação da cor.
Além desse fenômeno de absorção, os corantes também proporcionam cores por outro tipo de interação da molécula com a luz. O fenômeno de emissão também ocorre em determinados tipos de corantes, como é o caso dos compostos fluorescentes e fosforescentes.
Nesse fenômeno os corantes emitem radiações na faixa do visível.
ABSORÇÃO
O fenômeno de absorção ocorre por conta da interação entre a luz e a matéria. Como sabemos, a luz visível é uma faixa estreita de um espectro de radiação eletromagnético.
Na figura 29 (p.51) observamos todo o espectro eletromagnético e uma pequena região dele que compreende a faixa dos comprimentos de ondas presente na luz visível.
Figura 29. Espectro eletromagnético.
A cor percebida se dá pela emissão de uma faixa desse espectro.
Figura 30. Fenômeno de absorção e emissão da luz.
Ao enxergamos um objeto vermelho, estamos vendo apenas uma faixa da luz visível, que corresponde à cor vermelha (Fig. 30, p.51). Entretanto, para que apenas esta faixa seja refletida, é necessário que os objetos absorvam outra faixa. Essa faixa absorvida é o que denominamos de cor complementar. Através do disco de cores construído por Chevreul (Fig.
31), em 1830, podemos observar os diversos pares de cores complementares (PEREIRA, 2008).
Figura 31. O espectro da luz representado no disco de cores (Chevreul).
Assim, quando enxergamos a cor vermelha, na verdade o que estamos enxergando é a cor complementar, a que foi absorvida. No caso, o objeto absorve radiações da faixa da cor verde.
Os corantes absorvem certas faixas da radiação visível proporcionando a cor complementar a esta radiação. O índigo, por exemplo, apresenta cor azul. Podemos afirmar que este absorve as radiações da faixa da cor amarela, assim como a brasileína absorve radiação da faixa de cor verde, pois apresenta cor avermelhada.
Detalhadamente, esse fenômeno de absorção acontece da seguinte forma: a substância quando absorve a energia luminosa promove uma transição de elétrons entre os níveis de energia dos orbitais que constituem aquela substância. Um elétron é promovido a um nível de energia mais elevado ao absorver a energia proveniente do fóton de luz. Entretanto, esse
elétron retorna ao seu nível de menor energia, podendo emitir luz ou ainda realizar movimentos rotacionais ou vibracionais.
Para cada substância, há uma determinada diferença de energia entre os níveis. Em síntese, cada composto terá um nível de energia distinto. Porém, em muitos, essa diferença é muito pequena, o que lhes proporcionam características semelhantes. Como essa energia entre níveis é diferente, serão necessárias diferentes energias para promover um elétron ao nível mais elevado. Assim, a absorção da luz se dá em um comprimento de onda específico, sendo uma característica de cada molécula.
EMISSÃO
Absorção de Luz - Processo Fotofísico:
Figura 32. A: Espectro de absorção e emissão; B: Níveis energéticos dos estados fundamental e excitado.
As transições verticais: Transições eletronicas são muito mais rápidas que vibrações, no diagrama de Jablonsky (Fig. 33, p. 54) podemos observar os processos de absorção de luz, emissão, cruzamento intersistema, flurescência e fosforecência, principais processos fotofísicos.
Figura 33. Diagrama de Jablonski.
Segundo a regra de Kasha, os processos fotofísicos ocorrem sempre do menor nível energético. Sendo assim, a formação do estado triplete ocorre através do estado singlete de menor energia S1. A emissão destes dois diferentes tipos de estados excitados define o tipo de processo fotofísico; quando a emissão ocorre do estado S1, temos a fluorescência e quando ocorre de T1, temos a fosforescência.
Figura 34. Multiplicidade do spin.