Оценка буферной емкости некоторых буферов
Введение
Занятия фотографией привели меня к необходимости составлять часть
растворов самому. В частности, захотелось самостоятельно составлять
отбелку для процесса C-41 (цветной негатив).
Обилие литературы, сведений из Internet и советов старших товарищей
произвели разрушительный эффект на мою неокрепшую психику - нашлось
множество рецептов отбелки на красной кровяной соли (меня интересовала
только она), причем основные отличия были в буфере pH - от полного
отсутствия буферизации до довольно экзотических составов.
В то же время, поддержка правильного значения pH при отбелке считается крайне
важным, по меньшей мере фирмой Kodak.
Вспомнив о своем профильном образовании, я не стал сдаваться, а
рассчитал pH ряда буферов, используемых при отбеливании цветных пленок,
а так же буферов, используемых как стоп-ванны.
Для расчета были выбраны самые простые составы - такие, химикаты для которых
нетрудно приобрести.
Целевые значения
В документах Kodak, Agfa и Fuji были найдены такие значения pH для
отбелок:
- Kodak: pH отбелки для цветного негатива, для разных отбелок,
составляет 4.5-5.0 для C-41 и 4.35-4.85 для C-41RA при 25 градусах Цельсия.
- FujiHunt: pH отбелки для C41 лежит в слабокислотном диапазоне 4.8-6.0 (для разных
вариантов отбелки) при 25 градусах.
- Agfa: pH отбелки для C41 лежит в слабокислотном диапазоне 4.4-6.0 (для разных
вариантов отбелки) при 25 градусах.
- pH отбелки для E6 специфицирован точно - 5.65+-0.1 при 25 градусах. Это
значение одинаково для Kodak и Fuji.
Таким образом, для C-41 Kodak рекомендует значения около 4.5-5, прочие
изготовители химии имеют более широкие допуски. Значения pH для процесса
E6 - более нейтральные, причем допуски минимальны.
В форумах на photo.net удалось найти
подтверждения важности контроля кислотности при отбелке, ряд авторов
сообщал о проблемах при использовании отбеливателя без забуферивания и
о том, что из положения удалось выйти путем применения стоп-ванны для
процесса C-41 и добавлением фосфата натрия для процесса E6.
Приборы и материалы
Для расчетов мне понадобились:
- Расчетная программа. Использовалась программа GBFLOW [1]
- База данных по свойствам веществ. Была использована база данных
DSLOP98 (развитие
SUPCRT92).
- Рассчитываемые составы. Были взяты из нескольких источников (см. ниже)
Схема расчетов строилась как титрование ("численное титрование")
буферного раствора путем (численного) добавления к нему KOH. Результатом
расчетов являлся ионный состав суммарного раствора (буфер+щелочь).
Расчеты производились для стандартных условий (250C, 1 бар),
для реальных условий процесса C-41 (380C), будет минимальное
смещение. Расчеты производились в моляльных концентрациях (т.е. на 1000 гр. воды).
Моделируемые растворы
Несмотря на то, что проявлять я собираюсь по C-41, найденные мной
рецепты отбелок для этого процесса были либо незабуферены, либо
забуферены в слабощелочной области
(борным буфером), что очень странно, либо просто содержали добавку слабой
кислоты без буферной солевой пары.
Пришлось исследовать другие составы:
- Ацетатный буфер #1 - стандартный буфер, используемый в качестве стоп-ванны:
30 г/л безводного ацетата натрия и 6 мл/л ледяной уксусной кислоты.
- Фосфатный буфер - буфер, использованный в альтернативной отбелке E6 из
книги [2]: 62 гр/л натрия фосфорнокислого двузамещенного
12-водного и 15.6 гр/л натрия фосфорнокислого однозамещенного безводного.
- Фосфатно-ацетатный буфер - буфер из циркулирующего по Usenet рецепта
отбелки для E6: 12 г/л натрия фосфорнокислого двузамещенного безводного,
5 мл/л ледяной уксусной кислоты.
- Ацетатный #2 - буфер, составленный автором исходя из целевого
значения pH для отбелки C41 - 6 мл/л ледяной уксусной кислоты и 15 г/л
безводного ацетата натрия.
Результаты расчетов
Результаты расчетов приведены на графике:
Обсуждение результатов
Из графиков видно, что:
- Фосфатный буфер имеет максимальную емкость и околонейтральный pH в рабочей
области. Кислотность буфера выходит за пределы, установленные нами для C41,
не говоря о E6
- Фосфатно-ацетатный буфер обладает минимальной буферной емкостью, pH при
подщелачивании изменяется плавно. Так как результат обработки будет меняться
при изменении pH, это дает "вовремя спохватиться" - резкого ухода параметров
при начале истощения растворов не будет. Получаемая pH исходного раствора
(без добавки щелочи) неплохо соответствует целевой pH для отбелки E6.
- Ацетатный буфер #1 имеет вполне приемлемую емкость и pH, чуть более щелочной,
чем рекомендация Kodak для отбелки C-41 (5.135 для раствора без добавки
щелочи).
- Ацетатный буфер #2, за счет уменьшения количества соли, имеет
pH в области рекомендаций Kodak для своих отбелок.
Дополнительно было проведены расчеты для разбавленных на 3 порядка
ацетатных буферов - это соответствует схеме, когда пленка переносится
из стоп-ванны в отбелку без промывки, а сама отбелка буфера не содержит.
Значение pH разбавленного буфера - 5.2/5.05 для двух буферов, соответственно.
Эта кислотность практически соответствует целевой для отбелки C-41, что
позволяет безбоязненно рекомендовать такую схему обработки при условии,
что стоп-ванна не истощена, а отбелка не загрязнена щелочью.
Выводы
- Фосфатно-ацетатный буфер имеет целевую pH для отбелки E6 и должен
использоваться для этой цели.
- Для отбелки C-41 можно использовать различные варианты:
- ацетатный буфер, лучше с несколько меньшим содержанием ацетата натрия,
чем "обычно"
- стоп-ванну в ацетатном буфере (с проверкой на истощение) и отбелку
без буферизации и без промывки после стоп-ванны. По всей видимости,
в этом случае отбелку лучше использовать однократно.
Оба подхода дадут попадание в допустимый коридор pH
- Фосфатный буфер из [2] имеет неприемлемый для E6
показатель pH, что заставляет с осторожностью относиться к рецептам из
данного источника.
Литература
- Кpайнов С.P., Шваpов Ю.В., Гpичук Д.В., и дp. Методы теpмодинами-
ческого моделиpования и пpогнозиpования в гидpогеологии.
М., Недpа, 1988.
- Ю.И. Журба, Краткий справочник по фотографическим процессам и материалам, Москва, "Искусство", 1990, 352 стр, ISBN 5-210-00384-1
|
