Colorante ácido

Tinte aplicado a textiles con pH bajo

El rojo ácido 88 es un colorante ácido utilizado para producir hilos de lana de color rojo.

Un colorante ácido es un colorante que se aplica normalmente a un tejido a un pH bajo. Se utilizan principalmente para teñir lana, no tejidos de algodón. ^[1] Algunos colorantes ácidos se utilizan como colorantes alimentarios, ^{[2] [3]} y algunos también se pueden utilizar para teñir orgánulos en el campo médico.

Los tintes ácidos son aniónicos, solubles en agua y se aplican esencialmente a partir de un baño ácido. Estos tintes poseen grupos ácidos, como SO3H y COOH, y se aplican sobre lana, seda y nailon cuando se establece un enlace iónico entre el grupo protonado -NH2 de la fibra y el grupo ácido del tinte. La solidez general al lavado es deficiente, aunque la solidez a la luz es bastante buena. Como el tinte y la fibra contienen una naturaleza eléctrica opuesta, la velocidad de adhesión y la absorción del tinte ácido en estas fibras es más rápida; se agrega un electrolito en mayor concentración para retardar la absorción del tinte y formar tonos nivelados. El ácido genera cationes en la fibra y la temperatura ayuda a sustituir la parte negativa del ácido con moléculas de tinte aniónico. ^[4]

Descripción

Los colorantes ácidos generalmente se dividen en tres clases según sus requisitos de solidez, capacidad de migración y pH de teñido. ^[5]

Los tintes ácidos se fijan a las fibras mediante enlaces de hidrógeno , fuerzas de Van der Waals ^[6] y enlaces iónicos . Si bien algunos tintes ácidos funcionan en agua, muchos optan por activar los tintes en baños de tinte ácido. Según la teoría ácido-base de Brønsted-Lowry , un ácido es una molécula o ion capaz de donar un protón, y esto está determinado por la constante de disociación ácida . En comparación con la mayoría de los ácidos, el agua tiene un valor de pKa mucho más alto , lo que significa que se disocia para dar H ⁺ con más dificultad. En este contexto, si se utiliza un ácido en lugar de agua, entonces el ion hidrógeno (H ⁺ ) es más fácilmente capaz de disociarse para reaccionar con el anión del tinte de anilina, lo que permite que el tinte se disuelva.

Las fibras de proteína animal y la fibra sintética de nailon contienen muchos sitios catiónicos que unen el colorante aniónico. La fuerza (solidez) de este enlace refleja la fuerza de esta interacción iónica.

Usos

Fibras

En el laboratorio, el hogar o el estudio de arte, el ácido utilizado en el baño de tinte es a menudo vinagre ( ácido acético ) o ácido cítrico . La tasa de absorción del tinte se controla con el uso de cloruro de sodio. En textiles , los tintes ácidos son eficaces en fibras proteicas , es decir, fibras de pelo animal como lana , alpaca y mohair . También son eficaces en la seda . ^[7] Son eficaces para teñir la fibra sintética nailon , pero de mínimo interés para teñir cualquier otra fibra sintética .

Tinción de Lee utilizada en células de la vesícula biliar.

Tinción de PTAH utilizada en células epiteliales escamosas humanas.

Histología

En la tinción durante el examen microscópico para diagnóstico o investigación, se utilizan colorantes ácidos para colorear las proteínas básicas de los tejidos. Por el contrario, los colorantes básicos se utilizan para teñir los núcleos celulares y algunos otros componentes ácidos de los tejidos. ^[8] Con respecto a las estructuras celulares, los colorantes ácidos tiñen las estructuras acidófilas que tienen una carga neta positiva debido al hecho de que tienen un cromóforo cargado negativamente . Las estructuras acidófilas incluyen el citoplasma , el colágeno y las mitocondrias . Los dos tienen afinidad entre sí debido a las cargas en conflicto. ^{[9] [10]} Los ejemplos de colorantes ácidos utilizados en medicina incluyen: ^[11]

• Mancha de Lee (manchas de color rosa rojizo).
• Tinción de hematoxilina del ácido fosfotúngstico (PTAH) (se tiñe de azul).
• Tinción de eosina (se tiñe de color rosado-naranja).

Industria alimentaria

Los colorantes ácidos también se pueden utilizar como colorantes alimentarios, ayudando a aumentar el atractivo de ciertos alimentos y, por lo tanto, haciéndolos más atractivos para los clientes. Algunos ejemplos incluyen eritrosina , tartrazina , amarillo ocaso y rojo allura , por nombrar algunos, muchos de los cuales son colorantes azoicos . ^[12] Estos colorantes se pueden utilizar en glaseados, galletas, pan, condimentos o bebidas. Para evitar riesgos para la salud, un colorante debe estar aprobado para el consumo antes de que pueda marcarse como comestible. Algunos métodos de separación que se pueden utilizar para identificar colorantes no aprobados incluyen el proceso de extracción en fase sólida , el proceso de cromatografía en capa fina sobrepresurizada y el uso de placas de fase inversa . ^[13]

Estructuras

La química de los colorantes ácidos es compleja y diversa. La mayoría de los colorantes ácidos tienen una estructura básica relacionada con lo siguiente:

• Tipo antraquinona : muchos colorantes ácidos se sintetizan a partir de intermediarios químicos que forman estructuras similares a las antraquinonas como su estado final. Muchos colorantes azules tienen esta estructura como su forma básica. La estructura predomina en la clase de colorantes ácidos niveladores.
• Colorantes azoicos : La estructura de los colorantes azoicos contiene el grupo azo (RN=N−R. La mayoría de los colorantes azoicos no son colorantes ácidos, pero muchos colorantes ácidos son colorantes azoicos. Muchos colorantes ácidos del tipo azoico son de color rojo. ^[14]
• Colorante de triarilmetano : predominan en la clase de colorantes para molienda. Existen muchos colorantes amarillos y verdes que se aplican comercialmente a las fibras y que están relacionados con el trifenilmetano.

• 
  CI Ácido Negro 1
• 
  Amarillo ácido CI 36
• 
  Azul ácido CI 117
• 
  CI Naranja Ácida 19
• 
  CI Azul Ácido 25
• 
  CI Ácido Naranja 3

Clases de colorantes ácidos

Los colorantes ácidos se pueden clasificar según su comportamiento de teñido, que incluye su solidez en húmedo, su capacidad de migración y su pH de teñido: ^[1]

• Colorantes ácidos niveladores: estos colorantes tienen pesos moleculares relativamente bajos, por lo que migran más fácilmente antes de la fijación y presentan una baja solidez en húmedo. Normalmente no son adecuados para su uso como tejido para prendas de vestir. Requieren un baño de tintura ácido, que a menudo utiliza mezclas de ácido sulfúrico y sulfato de sodio (pH 2-4), ^[7] junto con agentes niveladores como aminas grasas etoxiladas .

• Tintes para molienda: estos tintes tienen un peso molecular alto, por lo que migran lentamente. En consecuencia, presentan solidez en húmedo, lo que resulta útil para teñir materiales de lana. Los tintes ácidos para molienda a veces se denominan "tintes ácidos neutros", ya que no requieren un baño de tintura ácido. Se aplican comúnmente utilizando ácido acético (pH 4-7). ^[7]

• Colorantes ácidos de complejos metálicos: estos colorantes están compuestos de moléculas de colorante ácido complejadas con un ion metálico, que normalmente será cromo o cobalto. Los colorantes ácidos de complejos metálicos tienen pesos moleculares elevados, lo que les confiere una baja movilidad y una alta solidez en húmedo. Debido a esto, se utilizan comúnmente en fibras de nailon y poliamida sintética. Los colorantes ácidos de complejos metálicos son económicos, pero producen tonos relativamente apagados. Los colorantes ácidos de complejos metálicos admiten un rango más amplio de pH en el baño de tintura (pH 2-7). ^[7]

Seguridad

Algunos colorantes son mutagénicos y cancerígenos, entre ellos el naranja de metilo , el rojo ácido 26 y el azul tripán . ^{[15] [16]}

Referencias

1. Booth, Gerald (2000). "Tintes, descripción general". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry . Weinheim: Wiley-VCH. doi :10.1002/14356007.a09_073. ISBN 3527306730.
2. Trowbridge Filippone, Peggy. «Aditivos colorantes alimentarios». Archivado desde el original el 5 de abril de 2015. Consultado el 8 de septiembre de 2016 .
3. Klaus Hambre, ed. (2003), Tintes industriales: química, propiedades, aplicaciones (en alemán), Weinheim: WILEY-VCH Verlag, págs. 276 y siguientes, ISBN 978-3-662-01950-4
4. AK Roy Choudhary, “Preparación y teñido de textiles”, Science Publishers, EE. UU. (2006)
5. "Mecanismo de teñido con colorantes ácidos". Textile Learner . Mazharul Islam Kiron . Consultado el 8 de enero de 2012 .
6. Clark, Jim (2012). "Enlace intermolecular: fuerzas de van der Waals". chemguide.co.uk . Consultado el 15 de junio de 2014 .
7. "Cómo funciona el tinte ácido" . Consultado el 21 de octubre de 2019 .
8. Bruckner, Monica Z. "Basic Cellular Staining" (Tinción celular básica) . Consultado el 12 de diciembre de 2013 .
9. "Tinción y colorantes de uso común". Sistema de aprendizaje de histología . Universidad de Boston . Consultado el 5 de noviembre de 2019 .
10. Gokhale, S (2008). Biología Farmacéutica . Maharashtra, India: Pragati Books Pvt. Limitado. Limitado.
11. "Tinción y colorantes de uso común". Sistema de aprendizaje de histología . Universidad de Boston . Consultado el 5 de noviembre de 2019 .
12. Frazier, RA (2007). ELECTROFORESIS CAPILAR | Aditivos alimentarios . Elsevier Ltd.
13. Vega, M (2000). Enciclopedia de la ciencia de la separación . Elsevier Ltd.
14. Hambre, Klaus; Mischke, Peter; Rieper, Wolfgang; Raue, Roderich; Kunde, Klaus; Engel, Aloys (2005). "Tintes azoicos". Enciclopedia de química industrial de Ullmann . Weinheim: Wiley-VCH . doi :10.1002/14356007.a03_245. ISBN 3527306730.
15. Prival, MJ; Bell, SJ; Mitchell, VD; Peiperl, MD; Vaughan, VL (1984). "Mutagenicidad de colorantes de bencidina y colorantes congéneres de bencidina y colorantes monoazo seleccionados en un ensayo de Salmonella modificado". Mutation Research . 136 (1): 33–47. doi :10.1016/0165-1218(84)90132-0. PMID  6371512.
16. Bansal, Megha; Yadav, Rajesh Kumar (2016). "RIESGOS PARA LA SALUD LABORAL Y CONCIENCIA SOBRE SEGURIDAD LABORAL ENTRE TRABAJADORES DE LAS INDUSTRIAS DE TINTURA TEXTIL EN JAIPUR, INDIA". Revista internacional de medio ambiente, ciencia y tecnología de la Universidad Suresh Gyan Vihar . 2 (2): 30–38. S2CID  37596329.