Матеріалознавство Урок 5-6

 

Тема: Будова мікрокристала галогеніда срібла. Кристалічна решітка та

центри світлочутливості.

Утворення центрів прихованого зображення під дією кванта світла.

Щоб зрозуміти фотохімічний процес, який відбувається в галогенних солях срібла, треба розглянути дію світла на кристали лужно-галогенних солей.

Розглянемо дію світла на кристал хлористого натрію (кухонна сіль). Якщо безбарвний кристал хлористого натрію освітлювати ультрафіолетовим промінням, то він набуває жовто-коричневого кольору. Це пояснюється тим, що в кристалі відбувається фотохімічна реакція. Хлористий натрій має іонні кристалічні решітки, тобто у вузлах решіток чергуються позитивно заряджені іони натрію (Na+) і негативно заряджені іони хлору (СІ) Квант світла (hv) відриває електрон від негативно зарядженого іона галогену, перетворюючи його в атом: СІ- + hv СІ + е

Вільний електрон нейтралізує найближчий позитивно заряджений іон натрію, перетворюючи його в атом металу натрію: Na+ + е = Na.

Атомарний натрій, який утворився, зафарбовує кристал у жовто - коричневий колір. Аналогічна картина спостерігається і при дії світла на галогенне срібло.

Кристал галогенного срібла має кристалічні решітки типу хлористого натрію, тобто у їх вузлах чергуються позитивно заряджені іони срібла (Ag+) і негативно заряджені іони галогену (Hal-). При дії світла на галогенне срібло відбувається така сама фотохімічна реакція, як і описана вище. Різниця полягає лише в тому, що фотохімічна реакція в кристалі NaCl відбувається тільки під дією невидимого ультрафіолетового проміння, а в кристалі AgHal — під дією як ультрафіоле­тового, так і видимого фіолетового та синього.

Поглинутий квант світла вибиває електрон з іона галогену:

Hal- + hv = Hal -f-

Виділений електрон проходить по кристалічних решітках доти, поки його не захопить центр світлочутливості кристала (центри світлочутливості утворюються при виготовленні фотографічної емульсії). У кристалах утворюються негативно заряджені ділянки. Крім того, у них завжди є так звані міжвузлові іони срібла, що блукають по кристалічних решітках. Вони зриваються з своїх місць внаслідок теплового руху. Негативно заряджені ділянки притягують ці іони срібла, нейтралізують їх

Ag+ + е = Ag,

і вони осідають на центри світлочутливості, збільшуючи їх розміри і перетворюючи у центри прихованого зображення. Окремі атоми Hal об’єднуються в молекули На12, виходять з кристала і поглинаються желатином.


Кристалічні решітки бромистого срібла: світлі кружки — іони срібла; темні — іони брому


Отже, у частинках галогенного срібла відбувається фотохімічна реакція утво­рення прихованого зображення. Прихо­ваним воно називається тому, що зовні непомітно ніяких змін фотоматеріалу.

Щоб це зображення зробити видимим, потрібна хіміко-фотографічна обробка фотоматеріалу.

За теорією прихованого зображення, яку ми розглянули (це теорія англій­ських фізиків Р. Герні і Н. Мотта), явище невзаємозаміщення у фотошарах по­яснюють так: при дуже коротких ви­держках виділений під дією кванта світла електрон не встигає нейтралізувати іон срібла до виділення наступного електрона. Оскільки центр світлочутливості залишається негативно зарядженим, то новий електрон відштовхується від нього і не осідає на центрі світлочутливості. При великих витримках одноатомні центри прихованого зображення руйнуються. Встановлено, що одноатомні центри існують лише частки секунди, а потім знову розпадаються на електрони та іони срібла. Якщо за цей час до центра світлочутливості встигне підійти другий електрон, то утворюється і другий атом срібла. Двоатомні центри існують досить довго.

Якщо вільні електрони виникають дуже рідко, що спостерігається при малій освітленості і великих видержках, то до моменту приходу другого електрона перший атом встигає розпастися.

При зберіганні експонованого фотоматеріалу в нормальних умовах приховане зображення зберігається, як правило, тривалий час. Але якщо фотоматеріал зберігається при підвищеній температурі і надмірній вологості, при наявності шкідливих парів і газів, воно ослаблюється і може зовсім зникнути. На деяких матеріалах приховане зображення швидко зникає.

Є способи підсилення (латенсифікації) прихованого зображення. Латенсифікацію можна провести дією деяких газів, наприклад S02, парою ртуті, а також дією світла слабкої інтенсивності. В усіх випадках центри прихованого зображення збільшуються в розмірах і набувають здатності проявлятися. Недоліками цих способів є збільшення вуалі.