5. Электронные переходы, обуславливающие цвет органических соединений.

В соответствии с теорией молекулярных орбиталей, образование σ- и π-связей в молекуле в общем случае приводит к реализации набора молекулярных орбиталей, характеризующихся различным распределением электронных плотностей между ядрами атомов. Орбитали с максимальной электронной плотностью между атомами обладают меньшей энергией, нежели орбитали с минимальной электронной плотностью. Орбитали с меньшей энергией называют связывающими (σ, π), орбитали с большей энергией - разрыхляющими (σ*, π*). В первую очередь происходит заполнение связывающих орбиталей. Если в молекуле имеются атомы со свободными электронными парами, не принимающими участия в образовании связей, то они находятся на несвязывающей орбитали (n). Энергетические уровни соответствующих орбиталей возрастают в следующем порядке:

σ< π < n < π*< σ*.

Поглощение света молекулой вызывает переход электронов в ней на более высокий энергетический уровень. Вещество будет поглощать свет в видимой части спектра, если возможны переходы электрона под действием электромагнитного излучения соответствующей энергии. Переход σ - σ*, наиболее характерный для насыщенных углеводородов, совершается с поглощением энергии, соответствующей дальней УФ-области спектра. π - π*- переходы, характерные для ненасыщенных органических соединений, требуют меньших энергий. Однако в случае изолированных двойных связей поглощение света происходит в УФ-области, и лишь при наличии сопряжения повышение энергии π - уровня может привести к такому снижению энергии π - π*-перехода, что он будет происходить под действием света видимой части спектра. Удлинение системы сопряжения вызывает батохромный эффект.

В гетероорганических соединениях неподеленные электроны азота, кислорода, серы способны к π - π*- и π - σ*-переходам, требующим сравнительно малых энергий. По этой причине большинство гетероорганических соединений поглощают свет в видимой и ближней УФ-области.

Присоединение к системе сопряжения поляризующих заместителей, смещающих σ-электроны в невозбужденном состоянии по цепи сопряжения, приводит к снижению энергии π - π*-перехода и вызывает батохромный эффект (рисунок 18). Такие заместители могут быть электронодонорными (например, -ОН, NH₂, -SH) и электроноакцепторными ( например, -NO₂, -NO, >C=O). Введение в молекулу таких заместителей кроме смещения полосы поглощения в длинноволновую область вызывает также и повышение максимума абсорбции света (гиперхромный эффект). Причиной батохромного эффекта является и образование комплексных и внутрикомплексных соединений красителей с металлами. Реакции комплексообразования оксиантрахинонов (ализарина, пурпурина) с ионами трехвалентных (Al, Fe, Сг) и двухвалентных (Са, Ва, Со) металлов лежат в основе получения крапплаков. Внедрение в комплекс трехвалентного металла дает возможность варьировать цвет пигмента. Комплексообразование имеет место при получении фталоцианиновых и азопигментов.

Рисунок –Смещения спектра отражения

На цвет органических соединений оказывают влияние и пространственные факторы. Так, искажение формы молекулы (углов между направлениями связей) повышает энергетический уровень молекулы в основном состоянии, снижает энергию перехода в возбужденное состояние и вызывает тем самым батохромный эффект. Однако, если возможен поворот одной части молекулы относительно другой, и введение какого-либо заместителя нарушает плоскостную структуру молекулы красителя, то это приводит к гипохромному эффекту из-за разобщения отдельных участков цепи сопряжения [2,7].

Источники света. Цветовая температура

Цвет объекта, воспринимаемый человеком, зависит не только от химического состава и физических свойств его поверхности, но и, естественно, от спектрального состава светового потока, который его освещает.

Сила света, одна из основных световых величин, характеризующая источник видимого излучения. Сила света в общем случае различна для различных направлений от источника; она равна отношению светового потока ( ), распространяющегося от источника внутри элементарного (т. е. очень малого) телесного угла ( ), который содержит данное направление, к этому телесному углу [9,12,33].

где - яркость;

- угол с нормалью к ;

Единица силы света в Международной системе единиц СИ - кандела (кд). Слово кандела переводится на русский язык как свеча. Одна кандела - это сила света, излучаемая 1/600000 м² платины (Pt) при температуре ее плавления 1769^оС и давлении 101325 Па.

Понятие силы света применимо только на таких удалениях от источника, которые намного превышают его размеры.

Для характеристики освещения конкретных мест вводится еще одна световая величина - освещенность.

Освещенность - это величина светового потока, приходящаяся на единицу площади освещаемой поверхности. Если световой поток падает на какую-то площадь , то средняя освещенность этой площади равна:

;

Единица измерения освещенности называется люксом (сокращенное обозначение в русскоязычной литературе - лк). Один люкс - это освещенность, при которой световой поток 1 лм (один люмен равен световому потоку, испускаемому точечным изотропным источником, c силой света равной одной канделе, в телесный угол, величиной в один стерадиан (1 лм = 1 кд·ср)) падает на площадь в 1 квадратный метр: 1 лк = 1 лм/м² .

Для характеристики свойств источника света нужно знать силу света, рассчитанную на единицу видимой величины поверхности источника, эта величина называется яркостью источника.

Яркость - физическая величина, определяемая отношением светового потока , переносимого узким пучком с малой площадки , содержащей рассматриваемую точку, в малом телесном угле , содержащем направление  и составляющем угол с нормалью к , к геометрическому фактору этого пучка,

и имеющая физический смысл светового потока, распространяющегося в единичном телесном угле с единичной площади, нормально расположенной к направлению [31,32].

Единицы измерения яркости – кд/м^-2.

Из всех световых величин яркость наиболее непосредственно связана со зрительными ощущениями, так как освещённость изображений предметов на сетчатке пропорциональна яркостям этих предметов.

Для реализации возможности сравнения между собой результатов различных цветовых измерений Международной комиссией по освещению (Commission Internationale de l’Eclairage (МКО)) рекомендован ряд стандартных источников света, с определенной цветовой температурой.

Цветовая температура – температура абсолютно черного тела, при которой оно излучает свет такого же спектрального состава, как и рассматриваемое излучение. Она указывает только на спектральное распределение энергии излучения, а не на температуру источника. Цветовая температура выражается в Кельвинах (К).

Идеальная модель черного тела – полая сфера с небольшим отверстием, внутренняя поверхность которой зачернена (рисунок). Луч света, попавший внутрь её, испытывает многократные отражения от стенок, в результате чего интенсивность вышедшего излучения оказывается практически равной нулю. При размере отверстия, меньшем 0,1 диаметра сферы, падающее излучение всех частот практически полностью поглощается.

Рисунок - Модель абсолютно черного тела

Стандартный источник А, соответствующий свету вольфрамовой лампы накаливания с коррелированной цветовой температурой Т=2856 К, предназначен для колориметрического определения индекса метамерии.

Источник света В (прямой солнечный свет в полдень) - 4870 К.

Основным стандартным источником освещения для колориметрических измерений МКО принят источник освещения D₆₅, соответствующий естественному дневному свету с коррелированной цветовой температурой Т=6500 К.

Стандартный источник освещения С соответствует естественному рассеянному дневному свету с коррелированной цветовой температурой Т=6774 К.

Источник освещения F₁₁ воспроизводит свет узкополосной белой флуоресцентной лампы с коррелированной цветовой температурой 4000 К.

В полиграфии, кроме D₆₅, нашли применение стандартные источники D₅₀, D₅₅ и D₇₅ с цветовыми температурами 5000, 5500 и 7500 К соответственно. Первые два имеют по сравнению с D₆₅ желтоватый оттенок, D₇₅ – голубоватый.

При изменении спектрального состава освещения, визуально воспринимаемые различия между одними цветами усиливаются, а между другими ослабевают. Например, при желтоватом освещении, создаваемом лампами накаливания, синие и зелёные цвета различаются хуже, чем красные и оранжевые, а при синеватом освещении в пасмурную погоду, наоборот, хуже различаются красные и оранжевые цвета.

При слабом освещении все цвета различаются хуже и воспринимаются менее насыщенными («эффект сумеречного зрения») и максимальная чувствительность человеческого глаза при этом смещается из желто-зеленой области спектра в зеленую (эффект Пуркинье). При очень сильном освещении цвета воспринимаются тоже менее насыщенными и «разбелёнными» [4].

Имеется много способов измерения цветовой температуры источника света. Простейший способ – измерение по цветному эталону – ленте со шкалой цветовой температуры. Лента помещается под лучами источника света, и температура определяется по той ее части, которая более всего совпадает с цветом источника. Более точный способ – измерение специальным прибором, который сравнивает относительную интенсивность красного и синего излучений, испускаемых источником света.

Метрология цвета

Основные понятия и определения цветометрии

Учение об измерении цвета называется метрологией цвета или колориметрией.

Наряду с собственно измерением цвета колориметрия изучает вопросы его систематизации и математического описания. Одним из главных требований, предъявляемых к метрологии, является однозначность и воспроизводимость результатов. Однозначность подразумевает, что одна и та же величина должна всегда давать одинаковые численные значения, а воспроизводимость означает сопоставимость полученных результатов. Колориметрия использует две основные системы измерения цвета.

Первая - колориметрическая система состоит в определении цветовых координат, то есть численных характеристик, по которым можно не только описать цвет, но и воспроизвести его [4].

Методы инструментального определения координат цвета и цветовых различий предназначены для:

а) объективной оценки цветовых различий между образцами;

б) объективной оценки цвета;

в) определения отклонений в цвете при изготовлении окрашенных изделий;

г) объективного описания цветовых изменений, вызванных влиянием атмосферных условий, а также других химических или физических воздействий.

При количественном измерении цвет полностью и однозначно определяется тремя характеристиками: доминирующей длиной волны, чистотой цвета и яркостью.

- доминирующая длина волны - длина волны монохроматического цветового стимула, к которому ближе всего измеряемый цвет. Для пурпурных цветов принимается длина волны дополнительного цвета.

- чистота цвета (насыщенность) - величина, характеризующая долю монохроматического цветового стимула в данном цвете.

- яркость – это величина, характеризующая количество света, отраженного от образца, прошедшего через него или генерированного излучателем.

- цветовой тон - характеристика цвета, определяемая доминирующей длиной волны монохроматического цветового стимула, при сложении которого с ахроматическим стимулом может быть воспроизведен данный цвет (для пурпурных цветов за доминирующую принимают дополнительную длину волны).

- светлота - уровень зрительного ощущения, производимого цветовым стимулом в зависимости от условий наблюдения.

При описании существующих колористических систем используются следующие характеристики:

- цветовое пространство - форма геометрического представления множества цветов в цветовой координатной системе.

- координаты цвета - модули векторной суммы координат, определяющих данный цвет в цветовом пространстве.

- координаты цветности - отношение каждой из трех координат цвета к их сумме.

- полное цветовое различие (между двумя цветами) - геометрическое расстояние между двумя точками цветового пространства.

Вторая основная система измерения цвета - система спецификаций, представляющая собой набор цветов (картотеки, атласы, веера, колористические индексы, цифровые базы данных), в котором выбирают цвет, тождественный воспроизводимому (измеряемому).

Неравноконтрастные колористичекие системы

Система R, G, В

В основе современного учения о цвете лежит теория Гельмгольца и Геринга о трехцветных цветовых ощущениях. Принятая в настоящее время теория цветности базируется на трех законах сложения цветов, установленных Грассманом [2-5].

1) любой цвет можно рассматривать как совокупность трех линейно независимых цветов.

Под линейно независимыми цветами понимают такие цвета, из которых ни один не может быть получен сложением двух других. Помимо того, при смешении одного из них с двумя другими в определенном соотношении должен получаться белый цвет.

2) вся цветовая гамма непрерывна, т. е. не может существовать цвет, не примыкающий к другим цветам. Путем непрерывных изменений излучения любой цвет может быть превращен в другой.

3) любой цвет, полученный сложением нескольких цветовых стимулов зависит только от их цветов и не зависит от их спектральных составов.

На основании этого закона один и тот же цвет может быть получен путем разных сочетаний других цветов. Общепринятым является в настоящее время рассматривать любой цвет как совокупность красного R, зеленого G и синего B, являющихся линейно независимыми. В колориметрической системе измерения цвета R, G, В Международной комиссией по освещению (МКО) для соответствующих цветов приняты линейно независимые монохроматические спектральные излучения с длинами волн 700, 546,1 и 435,5 нм [3,4,18]. Однако, согласно третьему закону смешения цветов, существует бесчисленное множество других комбинаций из трех линейно независимых цветов.

Установлено, что какие бы ни были выбраны основные линейно независимые цвета, для уменьшения чистоты (насыщенности) цвета необходимо вводить дополнительно один из основных цветов, чтобы повысить содержание белого цвета в смеси. Удельные координаты равноэнергетических излучений R, G и В (графики функций распределения по спектру монохроматических излучений, имеющих мощность 1 Вт.), принятые МКО в 1931 году называют удельными координатами цвета для среднего (стандартного) наблюдателя [2-5].

Рисунок – Удельные координаты (функции сложения) цвета для среднего (стандартного) наблюдателя системы R, G, В

При инструментальном колориметрическом измерении цвета удельные координаты цвета и спектральная чувствительность глаза основаны на данных визуального определения этих характеристик средним (стандартным) наблюдателем, поскольку результаты измерения цвета инструментальным методом должны совпадать с его визуальным восприятием. Инструментальный метод устраняет ошибку индивидуального определения цвета и позволяет получить численные значения характеристик цвета.

Рисунок – Единичная плоскость системы R, G,В

Если эти три первичных цвета расположить в пространстве в виде трех векторов, исходящих из одной точки, обозначив соответствующие единичные вектора r, g и b, то любой цвет F, полученный сложением цветов R, G и В, можно выразить в виде векторной суммы:

;

где R, G и B — модули векторов, пропорциональные количеству первичных цветов в полученном суммарном цвете; эти модули называют координатами цвета.

Колористическая система XYZ

Предложенная МКО в 1931 г. система XYZ служит для единого способа обработки результатов спектрофотометрического и колориметрического методов измерения цвета, она упрощает определение характеристик цвета (цветового тона – λ, и чистоты цвета р).

В системе XYZ чистота (насыщенность) основных единичных спектральных цветов – красного, зеленого и синего – условно принята выше чистоты спектральных цветов. Это позволило получить удельные координаты единичных равноэнергетических спектрально чистых цветов (рисунок) без их отрицательных значений, как это имело место в кривых сложения R, G и В [2-5,18].

Рисунок - Удельные координаты (функции сложения) спектрально чистых единичных цветов системы МКО

Рисунок показывает, в каких относительных количествах надо сложить (смешать) единичные спектральные цвета, чтобы получить цвет спектральной чистоты с длиной волны λ.

Данная колориметрическая система была получена искусственно, путем пересчета из цветовых координат RGB. Выбор цветов XYZ вытекал из задач, поставленных при разработке этой системы. Основными из них являлись упрощение расчетов и отсутствие отрицательных координат, что неизбежно, если за основные принимать цвета RGB. В настоящее время рабочей является международная колориметрическая система XYZ. В ней обычно выражают результаты измерений, а система RGB выполняет вспомогательную, иногда контрольную функцию. Тем не менее, именно система RGB явилась основой системы XYZ.

В системе ХУZ приняты нереальные (мнимые) основные единичные спектральные цвета Х, У, Z ее достоинством является то, то каждый реальный цвет F может быть представлен векторной суммой:

;

где ХУZ – координаты цвета F;

произведения , - составляющие цвета F с системе ХУZ.

Яркости первичных цветов X и Z приняты равными нулю, поэтому яркость цвета F может быть охарактеризована лишь одной координатой цвета Y [2,17].

Для того, чтобы рассчитать координаты цвета по спектрам отражения, необходимо знать распределение энергии источника света.

В соответствии с рекомендациями международной комиссии по освещению (МКО) для колориметрических измерений лакокрасочных покрытий используют координаты цвета, вычисляемые по формулам [8,18].

;

;

;

где – спектральное распределение мощности (энергии) излучения источника света С.

- удельные координаты цвета монохроматического излучения постоянной мощности с длиной волны ;

ρ(λ)- коэффициент отражения.

Часто интегралы вычисляют путем суммирования произведений трех подинтегральных функций, определяемых через равные промежутки – 5 или 10 нм. Тогда координаты цвета можно представить в виде сумм:

где X, Y, Z координаты цвета в дополнительной стандартной колориметрической системе МКО 1964 г [для измерения с угловой апертурой более 4⁰ (10⁰ - наблюдатель)] (координаты цвета определяют по формулам численного интегрирования в пределах длин волн от 380 до 760 нм);

k - нормирующий коэффициент, значение которого рассчитывается по формуле:

полученной при условии Y = 100, что соответствует идеальному рассеивателю;

() - спектральный лучистый поток, являющийся произведением относительного спектрального распределения энергии стандартного источника освещения S() и спектрального коэффициента яркости (() или спектрального коэффициента отражения ()):

()=S()() или ()=S () ()

- удельные координаты цвета для стандартного наблюдателя 1964 г;

 - интервал длин волн, нм (ИСО 7724.2);

В колористической системе МКО 1931 года использовалась угловая апертура 2 ^о. В 1964 году введено использование угловой апертуры 10 ^о.

Использование угловой апертуры 10⁰ (МКО 1964 г) более практично и соответствует условиям, рекомендованным ГОСТ 29319 для визуального сравнения цветов пигментов, пигментированных лакокрасочных материалов и покрытий.

Координаты X Y Z полностью характеризуют цвет. Их сумма, которую иногда называют «модулем цвета», определяет его количество, а трехцветные коэффициенты, полученные по уравнениям:

х= , у= , z= ,

определяют его качество (цветность). Трехцветные коэффициенты называют координатами цветности (х, у, z).

Очевидно, что координаты цветности остаются неизменными при пропорциональном увеличении или уменьшении всех координат цвета. Таким образом, координаты цветности однозначно характеризуют только цветность, но не учитывают яркости цвета.

Цвет является трехмерной величиной, поскольку он определяется тремя независимыми переменными, а цветность (качество цвета) двухмерной величиной, поскольку три координаты цветности х, у, г связаны выражением:

х+у+г=1

что дает возможность графически изображать цветность в декартовых координатах (график цветности).

График цветности с локусом - линией спектральных цветов монохроматических излучений одинаковой мощности и линиями дополнительных цветов монохроматических излучений: желтого (560 им) и сине-фиолетового (450 им); голубого (490 им) и красного (615 им); оранжевого (575 им) и сине-голубого (480 им) приведен на рисунке. Цветовой график служит для наглядного представления о цветности в двухмерном пространстве (рисунок).

Рисунок – Цветовой график

На цветовом графике нанесены точки, соответствующие спектрально чистым цветам. Они располагаются на незамкнутой кривой, называемой алихной. Точка С с координатами цветности х = 0,3101 и у = 0,3163 – это ахроматическая точка для источника цвета С. Концы кривой стягиваются отрезком, на котором располагаются пурпурные тона, отсутствующие в спектре. Доминирующая длина волны пурпурного тона обозначается цифрой со штрихом и равна длине волны дополнительного цвета, т. е. цвета, расположенного в точке на пересечении прямой, проходящей через точку данного пурпурного цвета и точку С, с кривой спектрально чистых цветов. На отрезках, соединяющих точку белого цвета с точками на периферии диаграммы, расположены цвета одного цветового тона [2].

Если мы возьмем на цветовом графике какой-нибудь цвет и обозначим его точкой а, то его суммарная яркость будет равна Yа, а яркость монохроматической составляющей, пропорциональная относительному удалению цвета от точки белого цвета, выразится соотношением [2].

;

Для обозначения цветового тона и насыщенности переходят к доминирующей длине волны и условной спектральной чистоте цвета р. Длину волны и чистоту цвета находят путем простого графического построения на графике МКО (рисунок 23) [2,18]:

- получив точку цветности в месте пересечения координат х и у, соединяют ее прямой с точкой С (точка белого цвета) и, продолжая эту линию до пересечения ею дугообразной шкалы чистых спектральных цветов, определяют доминирующую длину волны . Дополнительные длины волн, т.е. дающие в смеси белый цвет, получают в местах пересечения шкал прямыми проходящими через точку белого цвета.

- на графике нанесены линии равной чистоты для всех длин волн света (через 10 нм) для равноэнергетического применяемого при определении цвета пигментов и красок источника света С. При наличии этих линий легко определить интерполяцией численное значение р.

Чистота цвета р, исходя из положения точки на цветовом графике, может быть определена и следующим образом:

или

Широкое распространение координат цветности основывается главным образом на их большей наглядности, так как цвета монохроматических излучений хорошо известны. В то же время координаты х, у, которые могут быть вычислены по спектральному составу излучения, такой наглядностью не обладают и сами по себе на цветность излучения не указывают.

Основной недостаток системы МКО в том, что она является неравноконтрастной, т.е. при одинаковом расхождении между координатами цвета образца и эталона может возникнуть существенное расхождение в визуально воспринимаемом цвете. Кроме того, недостатком колориметрической системы Х, Y, Z является то, что координаты цвета образца в системе МКО связаны с цветом образца, но не учитывают некоторые важные особенности поверхности, такие как текстура поверхности, блеск и глянец. Таким образом, блестящий образец краски и матовый образец могут иметь одни и те же координаты цвета, но очевидно, что воспринимать мы будем их по-разному. Таким образом, игнорируя все особенности поверхности, за исключением цвета, координаты цвета дают об образце только ограниченную информацию, т.е. говорят нам только о количествах трех нереальных первичных цветов, которые при аддитивном смешении дают тот же самый цвет, что и поверхность, освещаемая стандартным источником и рассматриваемая стандартным наблюдателем, использующим одну из стандартных геометрий.

В ряде случаев, в частности для интерпретации цветовых различий, возникает необходимость использования равноконтрастных колориметрических систем.

Метамерия

Координаты цвета однозначно характеризуют цвет, т.е. человек не ощущает разницы в цветах, имеющих одинаковые координаты. Однако равные координаты цвета вовсе не означают одинакового спектрального состава. Метамерными называют цвета, характеризующиеся разными спектрами отражения при одинаковых координатах цвета.

Различают четыре вида метамерии:

1. метамерия освещения;

2. метамерия наблюдателя;

3. метамерия поля зрения;

4. геометрическая метамерия.

Наиболее важной из них является метамерия освещения. Метамерные образцы, одинаковые по цвету в свете одного источника, различаются в свете другого.

Для характеристики метамерии используется полное цветовое различие (ΔE), рассчитанное для исследуемого образца при его освещении источником света D₆₅ и A или F11.

Существование метамерии наблюдателей является следствием индивидуальных вариаций цветового зрения. При смещении максимума чувствительности глаза от зависимости чувствительности среднего наблюдателя в ту или другую сторону изменяется субъективное восприятие цвета. В случае метамерии поля зрения при уменьшении поля зрения или апертурного угла исчезает различие метамерных образцов, которое регистрируется при достаточной площади наблюдения.

Геометрическая метамерия возникает при изменении угла наблюдения или освещения, особенно для покрытий с металлическим или перламутровым эффектом. На этом явлении основано создание покрытий «хамелеон» с использованием гониохроматических пигментов.

В основном для высокометамерных пар различия между спектрами отражения велики. Различия в разных частях видимого спектра неодинаковы, области длин волн вблизи 400 и 700 нм менее важны, чем область вблизи 550 нм, к которой человеческий глаз высокочувствителен.

В производстве пигментированных лакокрасочных материалов метамерия имеет огромное значение, так как зачастую выполняется подгонка образца с использованием имеющегося набора пигментов и красителей.

Колористическая система CIEL*a*b*

В цветовом пространстве МКО 1976 каждому цвету соответствует точка, положение которой определяется тремя независимыми координатами: светлотой - L* и двумя хроматическими координатами - а* и b*, связанными с координатами цвета Х, У, Z.

Надстрочная звездочка у координат L*,a*,b* обозначает, что эти величины вычисляются по координатам X, Y, Z, приведенным к координатам идеального рассеивателя для избранного источника освещения.

Хорошо сбалансированная структура цветового пространства L*a*b* основана на той теории, что цвет не может быть одновременно зеленым и красным или желтым и синим. Следовательно, для описания красно-зеленого и желто-синего атрибутов можно воспользоваться одними и теми же значениями. Когда цвет представляется в пространстве CIEL*a*b*, величина L* обозначает яркость (luminosity), a* - величину красно-зеленой составляющей, b* - величину желто-синей составляющей.

Система CIEL*a*b*, являясь равноконтрастной, позволяет характеризовать полные цветовые различия, а также различия по светлоте, чистоте цвета и цветовому тону, более близко к визуальному наблюдению.

Равноконтрастные колориметрические системы — это системы, в которых при векторном изображении цветов в пространстве цветовые различия, воспринимаемые глазом, пропорциональны эвклидову расстоянию между соответствующими точками пространства.

В настоящее время цветовое пространство CIEL*a*b* (CIE-76) служит международным стандартом работы с цветом. Основное преимущество пространства - независимость как от устройств воспроизведения цвета, так и от устройств ввода и вывода информации. Это несомненно является важным фактором в лакокрасочной и полиграфической промышленности, так как дает возможность оценивать цветовые различия не только единичных цветов, но и цветов произвольной яркости [2-5,8].

На рисунке 25 представлено цветовое пространство системы С1ЕL*а*b*.

Рисунок – Цветовое пространство С1ЕL*а*в* (по изображению X-Rite, Incorporated)

Координаты L^*, a^*, b ^* рассчитывают по следующим формулам [8]:

L^* = 116 (Y/Y_n) ^1/3 - 16 для Y/Y_n  0,008856

L^* = 903,3 (Y/Y_n) для Y/Y_n ≤ 0,008856

а^* = 500 [f (X/X_n) - f (Y/Y_n)]

b^* = 200 [f (Y/Y_n) - f ( Z/Z_n)]

где f (X/X_n) = (Х/Х_n) ^1/3 для X/X_n  0,008856

f (X/X_n) = 7,787 (X/X_n) + 16/116 для X/X_n ≤ 0,008856

f (Y/Y_n) = (Y/Y_n) ^1/3 для Y/Y_n  0,008856

f (Y/Y_n) = 7,787 (Y/Y_n) + 16/116 для Y/Y_n ≤ 0,008856

f (Z/Z_n) = (Z/Z_n) ^1/3 для Z/Z_n  0,008856

f (Z/Z_n) = 7,787 (Z/Z_n) + 16/116 для Z/Z_n ≤ 0,008856

X _n, Y _n, Z _n - координаты цвета идеального рассеивателя для выбранного стандартного источника освещения (таблица);

f - знак функции.

Таблица 6 - Координаты цвета идеального рассеивателя при разных стандартных источниках освещения в системе МКО 1964 г. и МКО 1931 г. (Y=100) [8]

Координаты	Стандартный источник освещения
	А	С	D65	F11
X n (100 - наблюдатель) Z n (100 - наблюдатель) X n (20 - наблюдатель) Z n (20 - наблюдатель)	111,144 35,200 109,832 35,547	97,296 116,137 98,048 118,106	94,811 107,304 95,020 108,828	108,866 65,837

*Рекомендуется использовать 10⁰ наблюдателя во всех случаях, когда необходима более точная корреляция с результатами визуального сравнения полей, больших, чем 4⁰.

CIE L^*a^*b^* позволила отдельно оперировать такими характеристиками как: цвет, яркость, цветовой тон, насыщенность.

Иногда удобно выражать цвет не прямоугольными координатами L^*, a^* и b^*, а координатой L^* и полярными координатами чистоты цвета и цветового тона. По МКО 1976 г. их можно рассчитать используя координаты L^*, a^*, b^*:

1. светлота - L^*,

2. насыщенность

С^*_ab = (a^*2 + b^*2) ^½ ,

3. цветовой тон характеризуется углом между осью абсцисс и радиусом, соединяющим точку 0 с точкой, характеризующей цветность образца, и выражается в градусах от 0 до 360:

h _ab = arctg (b^*/a^*).

Таким образом, цвет можно характеризовать пятью способами, используя в любом случае для его характеристики три величины [2-5,8]:

1. координаты цвета X, Y, Z;

2. координаты цветности х и у в совокупности с координатой цвета Y;

3. цветовой тон , чистоту цвета р и яркость Y.

4. координаты L^*, a^* и b^*;

5. яркость L^*, насыщенность С и цветовой тон h.

Определение цветовых характеристик спектрофотометрическим методом

Координаты цвета образца определяют, получив на спектрофотометре зависимость , т.е. спектр отражения образца и рассчитывают по способу взвешенных и избранных ординат. Установлено, что при расчете по способу взвешенных ординат через 10 нм и по способу избранных ординат при 30 ординатах получаются практически одинаковые результаты. При этом, пользуясь способом взвешенных ординат через 10 нм, приходится выполнять больше арифметических расчетов, а пользуясь способом избранных ординат при 30 ординатах, необходимо почти в три раза больше определять коэффициентов отражения по полученной зависимости .

Расчет цветового различия

Необходимость измерения цветового различия между двумя образцами является необходимым условием в большинстве отраслей промышленности, особенно при получении пигментов и пигментированных лакокрасочных материалов (например, при определении интенсивности, белизны белых пигментов, светостойкости, контроля воспроизведения цвета и т.д.). Обычно это достигается последовательными приближениями к цвету.

В отличие от инструментальных методов зрительная система человека не так хорошо работает при оценке величины цветового различия и того, действительно ли цвет партии материала находится в пределах допускаемого отклонения.

В настоящее время определяют различия цвета, светлоты, цветового тона и чистоты цвета пигментов, пигментированных лакокрасочных материалов и лакокрасочных покрытий испытуемого образца и образца сравнения по их координатам цвета (L*, a*, b*) в системе МКО 1976 г.

Определяют L*_T, a*_T, b*_T - координаты цвета испытуемого образца и L*_R, a*_R, b*_R - координаты цвета образца сравнения.

Если необходимо определить цветовые различия между испытуемым образцом и образцом сравнения, полученные вследствие изменения цвета самого окрашенного материала (например, когда должно быть объективно отражено изменение цвета пигмента или покрытия, вызванное атмосферным воздействием), то координаты цвета L*, a*, b* следует рассчитывать по координатам X,Y,Z, полученным с учетом зеркальной составляющей.

Полученные в результате измерений величины X_m, Y_m, Z_m необходимо корректировать с использованием следующих формул:

X = X_m - ₀ X_n

Y = Y_m - ₀ Y_n

Z = Z_m - ₀ Z_n

где X_n, Y_n, Z_n - координаты цвета идеального рассеивателя для избранного источника освещения и геометрии наблюдения;

₀ – коэффициент отражения по Френелю, и принимается 0,04 на основании коэффициента преломления n=1.5.

Корректировка весьма незначительна по причине применения для расчета L*, a*, b* кубического корня величин X/Xn, Y/Yn, Z/Zn.

Если необходимо определить цветовые различия между испытуемым образцом и образцом сравнения с учетом различий в поверхностном отражении, (если эти различия воспринимаются визуально в соответствии с ГОСТ 29319) координаты цвета L*, a*, b* следует определять с исключением зеркальной составляющей.

Степень сравнимости цветовых различий зависит от различий в блеске между испытуемым образцом и образцом сравнения, а также и от конструкции головки спектрофотометра.

Полное цветовое различие Е*_ab между двумя цветами - это геометрическое расстояние между двумя точками цветового пространства (L*, a*, b*) в системе МКО 1976 г., которое рассчитывают по формуле [2-5,36]:

;

;

.

Воспринимаемые различия в светлоте в системе МКО 1976 г. между испытуемым образцом и образцом сравнения определяют по психометрическому различию в светлоте :

.

Различия в чистоте цвета в системе МКО 1976 г между испытуемым образцом и образцом сравнения определяют по формуле:

;

где С*_ab,T – чистота цвета для испытуемого образца в системе МКО 1976 г., рассчитывается по формуле:

где С*_ab,R - чистота цвета для образца сравнения в системе МКО 1976, рассчитывается по формуле:

Различия в цветовом тоне Н*_ab в порогах чувствительности в системе МКО 1976 г между испытуемым образцом и образцом сравнения определяют по формуле [35,36]:

где k_H = +1 для ,

k_H = -1 для .

Таким образом,

1) Если ΔL* положительна, тогда образец светлее, чем стандарт. Если отрицательна, он должен быть темнее,

2) Если ΔC* положительна, тогда образец имеет более насыщенный цвет, чем стандарт. Если ΔC* отрицательна, то цвет образца менее насыщен.

3) ΔH* показывает величину изменения в цвете.

Система CIEL^*a^*b^* несмотря на то, что создавалась как равноконтрастная, реально полностью равноконтрастной не является. Для учета этого комитет по цветовым измерениям (CMC) общества красильщиков и колористов в 1984 г предложил использовать формулу для расчета полного цветового различия, в которую были внесены поправки на положение цвета в цветовом пространстве [4].

где являются, соответственно, различиями по светлоте, насыщенности и световому тону по формуле С1ЕL*а* b* между испытуемым и образцом сравнения.

Величины i и с являются договорными, учитывающими вклад в полное различие цвета светлоты и чистоты цвета. В лакокрасочной технологии они принимаются равными 1.

если

но если

и

где

и

где определяется :

; ; , если или

но ; ; , если .

являются, соответственно, определенными по формуле С1ЕL*а*b*, светлотой, насыщенностью и цветовым тоном в градусах образца сравнения.

Аддитивное и субтрактивное смешение цветов

Практически все различимые нами цвета могут быть составлены из некоторого сочетания трёх первичных цветов, посредством аддитивного (сложения) либо субтрактивного (вычитания) смешения.

Если мы имеем несколько единичных цветов f₁, f₂, f₃ …….., f_n с координатами Х₁, Y₁, Z₁; ……., X_n, Y_n, Z_n, то в результате сложения m₁ единиц одного цвета, m₂ единиц второго цвета и т.д. получим новый цвет m_f:

;

Легко показать, что координаты цветности нового цвета, полученного в результате сложения нескольких цветов, могут быть выражены следующим образом:

;

;

Поскольку модуль суммы векторов равен сумме модулей, можно записать:

;

Из этих уравнений следует, что в случае аддитивного смешения двух цветов соотношение координат цветности можно представить следующим уравнением:

;

Это выражение представляет собой уравнение прямой, проходящей через две точки с координатами х₁у₁ и х₂у₂, т.е. через две точки на цветовом графике, соответствующие двум исходным цветам. Таким образом, цвет, полученный в результате аддитивного смешения двух цветов, обязательно лежит на прямой, которая соединяет точки, соответствующие исходным цветам на цветовом графике.

Рисунок - Аддитивное смешение цветов

Вычитание цветов – столь же возможная операция, как и сложение. Однако, если операция сложения цветов всегда реально выполнима, то вычитание возможно только в том случае, если имеет место взаимное перекрывание спектров пропускания или отражения.

На рисунке приведена схема субстрактивного смешения цветов.

Рисунок – Субстрактивное смешение цветов

Принцип аддитивного и субстрактивного смешения рассмотрим на примере желтого и синего пигментов, спектры, отражения которых представлены на рисунке. Результат синтеза цвета приведен на рисунке .

2

1

Рисунок - Спектры отражения синего(1) и желтого (2) пигментов

2

1

Рисунок – Результаты аддитивного (1) и субстрактивного (2) смешения цветов, спектры которых приведены выше.

При колеровке и составлении рецептур лакокрасочных материалов имеет место различное соотношение того и другого вариантов смешения цветовых стимулов.

Используя явления субстрактивного смешения, получают, например, смешанные зеленые пигменты путем механического смешения или соосаждения желтых и синих пигментов (смеси фталоцианина меди или железной лазури с желтыми кронами или желтым железооксидным пигментом).

Средства измерения цвета

Геометрия измерения

Воспринимаемый наблюдателем цвет, равно как и результаты инструментальных колориметрических измерений, в значительной мере зависят от способа освещения окрашенного объекта и от углов освещения и наблюдения. Различают два способа освещения: направленным светом и диффузное освещение. В первом случае световой поток падает на окрашенный объект под строго определенным углом, во втором - рассеянный свет равномерно освещает объект.

Для определения колористических свойств лакокрасочных покрытий используют три характеристики:

- cпектральный коэффициент яркости  () - отношение яркости освещаемой поверхности к яркости идеального рассеивателя, находящегося в тех же условиях освещения.

- cпектральный коэффициент отражения с исключением зеркальной составляющей  (d) ().

Спектральный апертурный коэффициент отражения – β:

если угловая апертура ω → 0, это спектральный коэффициент яркости;

если угловая апертура ω → 2π, это спектральный коэффициент отражения ρ(λ).

100 ρ(λ) = R(λ)

Международная комиссия по освещению рекомендовала следующие геометрии освещения и наблюдения (таблица ):

Таблица 9 - Спектральные характеристики отражения для колориметрии лакокрасочных покрытий и геометрия измерения

Спектральная радиометрическая характеристика	Обозначение	Геометрия измерения
		Освещение	Наблюдение	Обозначение
Коэффициент яркости	β45/0(λ)	Направленное 45° ± 5°	Направленное 0° ± 10°1)	45/0
	β0/45(λ)	Направленное 0° ± 10°1)	Направленное 45° ± 5°	0/45
	βd/8(λ)	Диффузное (интегрирующая сфера)	Направленное 8° ± 2°2)	d/8
	β(d) d/8(λ)	Диффузное (интегрирующая сфера с ловушкой зеркальной составляющей)	Направленное 8° ± 2°2)	d/8
Спектральный коэффициент отражения с включением зеркальной составляющей	ρ 8/d(λ)	Направленное 8° ± 2°	Диффузное (интегрирующая сфера)	8/d
Спектральный коэффициент отражения с исключением зеркальной составляющей	ρ (d) 8/d(λ)	Направленное 8° ± 2°2)	Диффузное (интегрирующая сфера с ловушкой зеркальной составляющей)	8/d
1) Должна учитываться возможность взаимоотражения между высокоглянцевым образцом и оптикой осветителя. 2) Угол освещения или наблюдения с небольшим определенным отклонением от нуля исключает взаимоотражение между образцом и оптической системой для наблюдения при измерении высокоглянцевых образцов.

П р и м е ч а н и я

- 45/0: образец освещается одним или несколькими пучками, оси которых составляют угол 45°±5° относительно нормали к поверхности образца. Угол между направлением наблюдения и нормалью к образцу не должен превышать 10°.

Рисунок 31 - Геометрия 45/0

- 0/45: образец освещается пучком, ось которого составляет с нормалью к образцу угол не более 10°. Образец наблюдается под углом 45°±5° относительно нормали. Угол между осью освещающего пучка и любым его лучом не должен превышать 5°. Те же ограничения должны быть соблюдены и для наблюдаемого пучка.

Рисунок 32 - Геометрия 0/45

8/d: образец освещается пучком, ось которого составляет с нормалью к образцу угол не более 10°. Отраженный поток собирается с помощью интегрирующей сферы. Угол между осью освещающего пучками любым его лучом не должен превышать 5°. Интегрирующая сфера может иметь любой диаметр при условии, что суммарная площадь отверстий не превышает 10 % внутренней отражающей поверхности сферы.

Рисунок 33- Геометрия 8/d

d/8: образец освещается диффузно с помощью интегрирующей сферы. Угол между нормалью к образцу и осью пучка наблюдения не должен превышать 10°. Интегрирующая сфера может иметь любой диаметр при условии, что суммарная площадь отверстий не превышает 10 % внутренней отражающей поверхности сферы. Угол между осью наблюдаемого пучка и любым его лучом не должен превышать 5°.

Рисунок 34 - Геометрия d/8

Зеркально отраженный свет может быть частично уменьшен при помощи ловушки зеркальной составляющей. Результаты измерений зависят от размера, положения и устройства ловушки.

Отношение спектральных отражений высокоглянцевой отполированной черной поверхности, измеренных с ловушкой и без нее, должно удовлетворять следующим условиям:

для любой длины волны

Чтобы оценить блеск, определяемый долей зеркальной составляющей, образец следует рассматривать под углом, равным углу падения света.

Аппаратура

На рисунках приведены две основные схемы спектрофотометров, измеряющих спектральный апертурный коэффициент отражения данного объекта относительно рабочего стандарта с известной спектральной характеристикой:

Рисунок – Схема работы спектрофотометра, где измеряемый образец освещается белым светом. Монохроматор расположен в исходящем потоке.

Рисунок – Схема работы спектрофотометра, где измеряемый образец освещается монохроматическим светом.

Для реализации диффузного освещения в спектрофотометрах применяется интегрирующая сфера. Согласно требованиям Международной комиссии по освещению она может иметь любой диаметр при условии, что суммарная площадь отверстий не превышает 10% ее внутренней отражающей поверхности. В портативных приборах диаметр сферы составляет 40-50 мм, в настольных - 150 мм и более.

Для высокоточной колориметрии должны быть использованы одно- или двухлучевые спектрофотометры (вторые более предпочтительны), оснащенные призменным или дифракционным монохроматором и фотометрической головкой, которая удовлетворяла бы условиям освещения и наблюдения.

Современные спектрофотометры со сферической геометрией, как правило, являются двухлучевыми. Второй луч используется для оценки света, отраженного от стен сферы. Он выходит из сферы через специальное боковое отверстие и с помощью направляющего зеркала попадает на спектральный анализатор, идентичный спектральному анализатору света, отраженного образцом. Использование второго луча позволяет измерять коэффициент отражения образца по отношению отраженного от образца света к свету, отраженному сферой. Измерения с использованием двухлучевой схемы являются более точными по сравнению с результатами, полученными с использованием однолучевых приборов, поскольку при этом значительно уменьшаются погрешности, обусловленные дрейфом характеристик электронных компонентов, изменением спектра источника излучения, а также отклонением оптических характеристик интегрирующей сферы.

Спектрофотометры описанного выше типа предпочтительнее, чем спектрофотометры упрощенного типа и колориметр, если требуется объективное сравнение эталонов цвета, вызванных влиянием атмосферных условий, а также других химических или физических воздействий.

Для случаев:

а) объективной оценки цветовых различий между образцами;

б) объективной оценки цвета;

в) определения отклонений в цвете при изготовлении окрашенных изделий;

можно взять упрощенный спектрофотометр, снабженный фотометрической головкой, которая удовлетворяет выбранным условиям освещения и наблюдения в соответствии с ГОСТ Р (ИСО 7724.1), с учетом текстуры поверхности, свойств отражения испытуемого лакокрасочного покрытия и информации, которую необходимо получить при измерении, за исключением тех случаев, когда надо измерять многоцветные лакокрасочные пленки и пленки с очень крутыми кривыми спектрального отражения. Этот прибор представляет собой фотометр, содержащий 16 интерференционных фильтров, обеспечивающих равномерное излучение в диапазоне длин волн от 400 до 700 нм с интервалом 20 нм или менее.

Для воспроизводимости с коротким и длинным временным интервалом относительная погрешность должна быть не более 1 %, а среднеквадратичное отклонение не более 0,004.

Для сравнения измеренных спектральных фотометрических характеристик с распределением относительной спектральной мощности стандартного источника освещения S_ и функциями цветового равенства ₁₀ (), ₁₀ (), ₁₀ () и сложения в соответствии с ГОСТ Р (ИСО 7724.1) рекомендуется применять компьютерные устройства с памятью хранения.

В автоматических спектрофотометрах эти вычисления выполняются с помощью электронных или механических интеграторов.

Интегрирование можно осуществить оптически с трехкоординатными фильтрами, которые необходимо подобрать так, чтобы измерения укладывались в простое линейное соотношение с координатами цвета. Приборы такого типа, называемые трехкоординатными колориметрами (компараторами цвета), должны быть укомплектованы фотометрической головкой, обеспечивающей условия освещения и наблюдения в соответствии с ГОСТ Р (ИСО 7724.1).

Три фильтра должны иметь спектральные коэффициенты пропускания _x(), _y(), _z(), связанные с выбранными функциями подгонки цвета, относительным распределением спектральной энергии стандартного источника освещения, источника света прибора и чувствительностью фотоэлемента. За небольшим исключением выпускаемые колориметры по определению координат цвета не обеспечивают точной подгонки цвета. Фильтр со спектральным коэффициентом пропускания _x полностью поглощает излучение с длиной волны до 500 нм. Координату х₁₀ поэтому получают пересчетом коэффициентов отражения, измеренных с фильтрами _x и _z, по различным константам с последующим сложением.

Из-за сложности подгонки фильтров до необходимых параметров, такие колориметры не пригодны для измерения самого цвета и применяются для измерения различий в цвете. Даже в этом случае существуют трудности в установлении соответствия эталону цвета, если эталон и образец метамерны. Следовательно, трехкоординатные колориметры более применимы в случаях:

б) объективной оценки цвета;

в) определения отклонений в цвете при изготовлении окрашенных изделий.

Измерение блеска

В соответствии с ГОСТ Р 52663- 2006 (ИСО 2813:1994) (метод определения блеска лакокрасочных покрытий, не обладающих металлическим эффектом, под углом 20°, 60° и 85°) для определения блеска лакокрасочных покрытий используются приборы - блескомеры с углами измерения 20°, 60° и 85° (рисунок 35). Измерение проводят фотоэлектрическим методом, направляя на тестовую поверхность световой пучок постоянной силы под определенным углом и затем контролируя количество (интенсивность) отраженного света. Показатель блеска представляют как значение отражения поверхности по отношению к черному стеклянному стандарту.

а) Измерение блеска под углом 60° применяют для любых покрытий, однако для высокоглянцевых или матовых покрытий измерения следует проводить под углом 20° или 85°.

б) Измерение блеска под углом 20°, при котором в приемном устройстве используется меньшая апертура, предназначено для более точного определения блеска высокоглянцевых покрытий (т.е. покрытий, блеск которых при измерении под углом 60° составляет более 70 единиц).

в) Измерение блеска под углом 85° предназначено для более точного определения блеска матовых покрытий (т.е. покрытий, блеск которых при измерении под углом 60° составляет менее 10 единиц) [40].

Рисунок 35 – Геометрия измерения блеска

Для высокоглянцевых покрытий могут быть получены сравнимые величины координат цвета при измерении с помощью интегрирующей сферы без ловушки зеркальной составляющей и с учетом поверхностного отражения.

Для спектральной характеристики ЛКП с текстурированной поверхностью (например, структурированные покрытия) используют условия измерения 8/d или d/8 (без ловушки зеркальной составляющей для той и другой геометрии измерения).

Для матовых образцов и образцов с низким блеском условия измерения 8/d или d/8 (без ловушки блеска для обоих). Выборочно можно использовать условия измерения 45/0 или 0/45, если образец поворачивают во время измерения, или условия измерения 45/0 в случае, если освещение тороидальное или под двумя пучками света под углом 90⁰ друг к другу.

Таким образом, направление отраженного света играет большую роль в восприятии внешнего вида покрытия. Если он концентрируется в пределах узкого угла, равного углу падения, поверхность будет восприниматься блестящей, то есть имеет место высокое зеркальное отражение. С другой стороны, если он отражается во всех направлениях, независимо от угла, у него будет высокое диффузное отражение, и его поверхность будет восприниматься матовой.

Образцы глянцевых покрытий, характеризующиеся одинаковым блеском, но содержащие в объеме пленки различные по дисперсности пигменты и наполнители, характеризуются различной индикатрисой отражения. Уширение индикатрисы воспринимается глазом наблюдателя как дымка и отражение объектов такой поверхностью будет размытым. Для оценки дымки производится измерение отражения цвета при углах больших и меньших максимума.

Цветовое пространство и стандарт NCS. Цветовое тело Мансела. Цветовые картотеки

NCS (англ. Natural Color System, естественная система цвета) — цветовая модель, основанная на системе противоположных цветов и используемая в промышленности для описания цвета продукции.

При описании цвета по NCS используются шесть простых цветов: белый, черный, красный, желтый, зеленый и голубой (то есть таких, которые нельзя описать сочетанием двух других). Все остальные цвета представлены сочетанием основных (например, оранжевый — одновременно красноватый и желтоватый). Это облегчает интуитивное понимание цвета из его кодированной записи, в то время как в таких системах как RGB мысленная визуализация цвета по трем цифрам довольно сложна.

В описании цвета учитывается близость к черному — темнота цвета, чистота цвета (насыщенность) и процентное соотношение между двумя основными цветами. Полная запись цвета может также включать кодовую букву, обозначающую версию стандарта NCS.

Цветовая система Манселла — цветовое пространство, разработанное профессором Альбертом Манселлом (Albert H. Munsell) в начале XX века. Цвет в нем описывается с помощью трех чисел — цветового тона, значения (светлоты), и хромы (насыщенности).

Цветовая система Мансела включает три координаты, цветовое тело можно представить как цилиндр в трехмерном пространстве. Цветовой тон измеряется в градусах по горизонтальной окружности, хрома (насыщенность) измеряется радиально от нейтральной оси цилиндра к более насыщенным краям, значение (светлота) измеряется вертикально по оси цилиндра от 0 (черный) до 10 (белый). Расположения цветов определялось экспериментально изучением цветового ощущения испытуемых. Цвета Манселл пытался расположить визуально одинаково, что привело к образованию цветового тела неправильной формы.

Каталог цветов RAL

В 1927 году "Немецкий Институт Гарантий Качества и Сертификации RAL" установил стандарт на цветовое пространство. Каждый цвет обозначается цифровым индексом - это и есть стандарт или каталог или палитра RAL, включающая тысячи оттенков каждого цвета. По мере появления новых цветов - стандарт дополняется.

Карточки "Картотеки":

• существуют в двух модификациях (полуматовые и глянцевые)

• в качестве образца цвета имеют натуральную окраску

• имеют характеристики цвета и спектры отражения, определенные инструментальными методами в соответствии с ИСО и CIE.

Цветовые справочники PANTONE (пантон) предназначены для подбора нужного оттенка при смешивании красок из нескольких компонентов. Стандарты, разработанные фирмой Пантон, описывают более тысячи цветов, которые можно получить, смешивая в определенных пропорциях две, три или четыре базовые краски.

Кислотно-основные свойства

При трактовке явлений адгезии (химический механизм) плодотворной является теория кислот и оснований.

В наше время наиболее распространенными являются три теории кислоты и оснований, которые не противоречат друг другу, а наоборот дополняют.

- Теория сольвосистем.

В соответствии с данной теорией кислота – это такое соединение, которое дает положительные ионы, образуются которые при собственной диссоциации растворителя (Н3О+, NH4+). Положительная сторона данного определения в том, что оно не привязано к водным растворам.

- Протонная теория кислот и оснований.

В соответствии с данной теорией кислоты – это водородсодержащие вещества, которые при реакциях отдают положительные ионы водорода – протоны. Недостаток теории в том, что она не включает в себя вещества, не содержащие водорода проявляющие кислотные свойства – апротонные кислоты.

- Электронная теория была предложена Льюисом в 1923 г. В соответствии с данной теорией кислота – это принимающее электронные пары вещество, т.е. акцептор электронных пар. Согласно теории Льюиса кислотой могут быть и молекула, и катион, с низкой по энергии свободной молекулярной орбиталью.

- Пирсон ввел понятие жестких и мягких кислот и оснований, тем самым модифицировав теорию Льюиса с учетом характеристик орбиталей-акцепторов (принцип Пирсона или принцип ЖМКО).

Принцип ЖМКО: кислотно-основные взаимодействия протекают таким образом, что "жесткие" кислоты предпочтительно связываются с "жесткими" основаниями, а "мягкие" кислоты - с "мягкими" основаниями. При оценке "жесткости" и "мягкости" кислот и оснований учитывают их хим. состав и электронное строение, а также сравнительную устойчивость образуемых ими кислотно-основных комплексов:

А + :В → А : В,

где А - кислота Льюиса,

:В - основание,

А : В - кислотно-основной комплекс.

"Жесткие" кислоты - акцепторы с низкой поляризуемостью, высокой электроотрицательностью, трудно восстанавливаются, их незаполненные граничные орбитали имеют низкую энергию;

"мягкие" кислоты - акцепторы с высокой поляризуемостью, низкой электроотрицательностью, легко восстанавливаются, их своб. граничные орбитали имеют высокую энергию.

"Жесткие" основания - доноры с низкой поляризуемостью, высокой электроотрицательностью, трудно окисляются, их занятые граничные орбитали имеют низкую энергию;

"мягкие" основания доноры с высокой поляризуемостью, низкой электроотрицательностью, легко окисляются, их занятые граничные орбитали имеют высокую энергию.

Предпочтительное связывание "жестко-жестких" и "мягко-мягких" реагентов в рамках теории возмущения объясняется тем, что взаимод. между орбиталями с близкой энергией более эффективно, чем между орбиталями, разнящимися по энергии, т. е. подчеркивается преимущество электростатич. ("жестко-жесткого") или ковалентного ("мягко-мягкого") взаимодействия.

Силу кислот и оснований оценивают значением функции кислотности Гаммета Но:

Но =-lg(аf_В/f_А),

где а — активность протона для кислоты Бренстеда, или активности кислоты Льюиса;

f_В и f_А — коэффициент активности адсорбированного основания и сопряженной ему кислоты.

Электрические свойства адгезированных пленок

Электропроводность, диэлектрическая проницаемость,…………….

Электрические свойства имеют значение:

1. для резистивных и проводящих элементов интегральных схем,

2. для электроизоляционных покрытий – окраска электродвигателей, изоляция кабелей, монтажных проводов.

3. Для покрытий, обладающих антистатическими свойствами (чтобы пыль не осаждалась).

С увеличением температуры диэлектрическая постоянная и теплопроводность уменьшаются, а удельная теплоемкость увеличивается.