BOYA VE BOYARMADDE

BOYA VE BOYARMADDE

Cisimlerin renklendirilmesi boyamak kelimesiyle ifade edi­lir. Cisimlerin yüzeyinin ya dış tesirlerden korunması ya da güzel bir görünüm sağlanması için renkli hale getirilmesinde kullanılan maddelere "BOYA" denir. (Alm. Farbenkörper, İng. pigment, paint, Fr. colorant.) Konuşma dilinde çoğu kez boya ve boyarmadde kelime­lerini birbiri yerine kullanırız. Bu iki sözcük eşanlamlı değildir. Boyalar bir bağlayıcı ile karışmış fakat çözünmemiş karışımlardır. Boya bir yüzeye kuruyan yağ ile birlikte fırça veya boyama tabanca­ları ile uygulanır. Boyanan yüzey, yağın kuruması ile oldukça kalın yeni bir tabaka ile kaplanır. Bu işlem gerçekte bir boyama değil bir örtmedir. Boya kelimesinden sanatkar, ressam, badanacı v.b. ler faydalanır. Genellikle boyalar anorganik yapıdadır.(örneğin: sülyen, ultramin, v.b.) Ancak organik yapıda da olabilirler. (örneğin ftalosiyaninler v.b.) Uygulandıkları yüzeyde hiçbir değişiklik yap­mazlar. Kazımakla yüzeyden büyük parçalar halinde uzaklaştırılabilirler.

Cisimlerin (kumaş, elyaf v.b.) kendilerini renkli hale getir­mede uygulanan maddelere ise "BOYARMADDE' denir. (Alm. Farb­stoff, İng. Dye, Dyestuff F. Teinture.) Ancak her renk veren veya renkli olan madde boyarmadde değildir. Boyarmaddelerle yapılan renklendirme boyalarla yapılan renklendirme işlemine benzemez. Genellikle çözeltiler veya süspansiyonlar halinde çeşitli boyama yöntemleriyle uygulanırlar. Bütün boyarmaddeler organik bileşiklerdir. Boyanacak cisimler boyarmadde ile devamlı ve da­yanıklı bir şekilde birleşerek cismin yüzeyini yapı bakımından
değiştirirler. Genellikle boyarmadde, cismin yüzeyi ile kimyasal veya fizikokimyasal bir ilişkiye girerek birleşmiştir. Boyanan yüzey kazıma, silme, yıkama gibi fiziksel işlemlerle başlangıçtaki renksiz durumunu alamaz.

1.2. TARİHÇE

İnsanoğlu, ilk çağlardan beri çevresinden faydalanmış, onu güzelleştirmeye ve korumaya çalışmıştır. Süslenme içgüdüsü nedeniyle doğadan birçok boya ve boyarmadde elde etmiştir. Bunu taş dev­ri zamanlarında bile görmek mümkündür. İsa'dan yüzlerce yıl öncesine ait Dordogne (Fransa) ve Altamiria (İspanya)' da bulunan mağara duvarlarındaki resimler ve eşyalar bunların kanıtıdır. Buralarda bulunan ölü kemiklerinin kırmızı renkli olması çok ilgi çekicidir. Bu rengin dini bir gelenek olarak ceset üzerine sürülen demiroksitten ileri geldiği sanılmaktadır. Böylece boyaların o zamanlar bile kullanılmış olduğunu düşünebiliriz. Ancak boyaların ilk kullanış şekilleri, resimde nerede ku11anıldıkları hakkında henüz kesin bir bilgi edinilememiştir.

İlk kullanılan boyalar metaloksit karışımı, killi toprak ve bazı bitki özsularıdır. Bunların su ile karıştırılarak boyanacak yere sürüldüğü sanılmaktadır. Eski Mısırlılar boyalara sağlamlık ve parlaklık vermek için zamk karıştırmışlardır. Bu tip boyalara Mısır mumyalarında rastlanmıştır. Boyaların hava tesirinden ve nemden korunması için de üzerlerini mum tabakasıyla kaplamışlardır.

Genellikle boya olarak isimlendirdiğimiz maddeler anorga­nik, tekstilde kullanılan boyarmaddeler ise organik yapıdadır. Anorganik doğal boyalara örnek olarak Fe203, Cr203, Pb304, HgS, grafit v.b. maddeleri gösterebiliriz. Boyarmaddeler ise doğal kökenli olanların yanında büyük çoğunlukla sentetiktir. Doğal boyarmad­deler genellikle hayvanların deri ve salgı bezlerinden, bitkilerin kök, kabuk, tohum, meyve gibi kısımlarından ve maya bakterileri gibi mikroorganizmalardan basit kimyasal işlemler sonucu elde edi­lirler. Bunların tarihsel önemleri nedeniyle birkaç üyesini sağladıkları renklere göre sıralayalım.

Erguvan, morrenk

Eski çağların en aranılan renklerinden biri erguvandı (pur­pur). Bu renk, boyarmaddesinin nadir bulunması bu yüzden pahalı ol­ması nedeniyle toplum tarafından gücün ve yüksek mevkinin simgesi
olarak kabul edilmişti. Jül Sezar mor tolgayı kendisinden başkasının taşımasını yasaklamıştı. Neron zamanında ise bu rengi hak etmeden taşımak veya purpura başka bir rengi ilave etmek krala hakaret sayılır ve ölümle cezalandırılırdı.

Erguvan renginin İsa'dan 1600 yıl önce Giritte Purpura ve Mur­ex adı verilen iki kabuklu deniz hayvanından uzun bir çalışma sonu­cu elde edildiği tespit edilmiştir. Hatta birkaç araştırmacının fikri bu boyarmaddenin tarih öncesi zamanlarda İndogermenler tarafından da bilindiğidir. Bu boyarmadde hayvanın bağırsak kanalındaki bir salgı bezinden salgılanır. Doğal halde sarımsı yeşildir. Güneş ışığının etkisiyle çeşitli renkler üzerinden erguvana dönüşür. Ergu­van rengine boyama sanatı 12. yy. sonlarına doğru bilinmeyen bir şekilde ortadan kalkmıştır.

Kırmızı

Çok eskiden beri faydalanılan renkli boyarmadde bir bitkisel kök boyasıdır. (Lat. Rubia tinctorum Alm. Krapprot, İng. Madder red) Akdeniz çevresi ülkelerinde yetişir. Eskiden Anadolu'nun çeşitli bölgelerinde de yetişen bu bitkinin boyarmaddesi Avrupa'da "TÜRK KIRMIZISI" adıyla ün kazanmıştı. 19 yy. sonlarına doğru Osmanlı Devleti'nin dış ticaretinde tahıl ve ipekten sonra üçüncü önemli ihraç maddesiydi. İzmir'den sevk edilen bu maddenin en önemli alıcısı İngiltere'ydi. Boyarmadde bitkinin kökünde bulunur. Kök boya bit­kisinin ihtiva ettiği boyarmaddelerden biri ve en önemlisi olan ali­zarin, sonradan sentetik olarak elde edilmiştir. Haslık derecesi yüksek olan bu boyarmadde, halıcılıkta yünü, kırmızı renge boya­mada kullanılmıştır.

Kırmızı renkli boyarmaddenin elde edildiği bir başka kaynak da kırmız (Coccus ilicis Alm. Kermes) adı ile tanınan bir hayvandır. Bu böcek kırmız meşesi(Quercus coccifera ) üzerinde yetişir. Böceğin dişisinden kırmızı rengi veren kermes asidi izole edilir. 70000 kuru­tulmuş böcekten yarım kilo boyarmadde elde edilir.

Mavi

Turpgiller familyasından bir bitki türü olan çivit otunda (Lat.İsatistinctoria Alm. Waid, İng. Woad) mavi rengin elde edildiği indigo boyarmaddesi bulunur. Mavi rengin çeşitli tonlarını sağlayan boyarmadde, fermantasyon yolu ile izole edilir. Çivit otu Ortaçağ boyunca Avrupa'da kullanılmıştır. Sentetik indigonun 1897 yılında pi­ yasaya sunulmasıyla doğal indigo önemini yitirmiştir.

Sarı

Önemli renklerden biri olan sarı da, boyacı resedası veya mu­habbet çiçeği (reseda luteola, Alm. Wau) bitkisinden elde edilir. Bu arsız bitki yol kenarı, moloz yığınları veya evlerde saksıda yetişir. Tüm yeşil kısımları ve çiçekler luteolin boyarmaddesini ihtiva eder. Boyarmadde kurutulmuş bitkinin çay gibi kaynatılmasından elde edilir. Romalılar tarafından derişik özsuyu seyreltilerek sarı renge boyamada kullanılmıştır. Soğanlı ve güzel bir bitki olan safran da (lat.Cracus) Yunanlılar tarafından sarı renk elde edilmesinde kul­lanılıyordu.

Dünya üzerinde yeni yerlerin keşfinden sonra renk veren yeni bileşiklerin bulunmasıyla renk dizisine daha birçok boyarmadde katılmıştır. Ancak sentetik boyarmaddelerin keşfiyle çok daha çeşitli renk olanağına ve ucuz boyarmaddelere kavuşulmuştur.

Doğal kökenli boyarmaddelerin elde edilmesi zor ve pahalıydı. Ancak zengin kimseler tarafından kullanılabiliyordu. Örneğin mor renk elde edilmesi için kullanılan Purpura adlı deniz hayvanının 8000 kadarından 1 gram boyarmadde çıkartılabiliyordu. Bu durum 19. yy. başında anilin esaslı boyarmaddelerin sentetik olarak elde edilmesiyle değişti.

Sentetik boyarmaddelerin elde edilmesine doğru ilk adım, hem kimyasal yapılarına hem de sentez olanaklarına göre sistematik olmayan araştırmalara dayanır. Teorik organik kimyaya ait bilgi­ler, o zamanlar henüz yeterli olmadığından bu konudaki ilk başarılar tamamen rastgeledir.

1771 yılında P.WOULFE, indigo ile nitrik asidin reaksiyonun­ dan pikrik asidi elde etmiştir. Bu bileşik sonradan ipeğin boyan­masında kullanılmıştır. Ancak büyük bir öneme sahip olmamıştır.

1854 yılında F.F.RUNGE taşkömürü katranından anilini izole etti. Oksidasyonu esnasında da anilin siyahının meydana gelişini gözledi. Bu buluş da, o zaman hiç bir pratik öneme sahip olmadı.

1849 yılında da GUINON tarafından ipek boyanmasmda pikrik asidi kullanıldı.

1856 yılında W.H. PERKIN daha 17 yaşında üniversite öğrencisi olduğu sıralarda kinin elde etmek için çalışmalar yapar­ken, toluidin ihtiva eden anilinden Mauvein'i (anilin moru) elde etti. Bu madde ilk sentetik ve teknik öneme sahip olan boyarmadde olarak kabul edilir. Ertesi yıl Perkin, babası ve erkek kardeşiyle birlikte Londra yakınlarında Greenford Green'de benzenden başlayarak nitrobenzen, anilin ve anilinin oksitlenmesiyle mauvein'in elde edildiği boyarmadde fabrikasını kurdu.

Gerçekte ilk sentetik organik boyarmaddeyi Woulfe'un elde et­mesine rağmen, W.H. Perkin'in mauvein'i sentezi, organik boyar­madde endüstrisinin ilk başlangıcı kabul edilir. Bu durum hem o zamanlarda ilkel maddelerle teknik açıdan ilgi çekici bir ürünün saf elde edilebilmesi ve hem de işletme olgunluğuna kadar geliştirilebilmesi açısından doğrudur.

1856-1859 yıllarında J.NATANSON, A.W.HOFFMANN, E.VERGUIN fuksin üzerinde çalışmalar yaptılar. Natanson bu mad­deyi anilin ve vinilklorürden elde etti. Diğer iki araştırmacı da fuk­sin için iki ayrı sentez yolu buldular. Sonraları bu çalışmalar başka araştırıcılar tarafından pratiğe uygulandı.

1862 yılı P.GRIESS'in azo boyarmaddelerinin sentezine başlangıç yılıdır.

1863 yıhnda H.CARO ve J.DALE indülin'i buldular.

Organik boyarmadde kimyasının başlangıç zamanlarında azo boyarmaddelerin önemli temsilcileri de keşfedildi. İlk azo boyar­ maddelerden biri olan ve bugün de hala kullanılan Bismarc braun C.MATIUS tarafından aynı yıl sentez edildi.

1867 yılında COUPIER tarafından nigrosin bulundu.

1868 de C.GRAEBE ve C.LİEBERMANN 1,2 Dibromoantraki­non'dan sentetik alizarini elde ettiler. Bu madde, yapısı hakkında belli bir öneri ileri sürülen ilk organik boyarmaddedir.

1873 yılında kükürtlü boyarmaddeler de elde edildi.

1878 yılında A.V.BAEYER indigo'nun sentezini yaptı. KE­KULE, M. BULLEROW, E.ERLENMEYER ve diğer araştırmacılar tarafından 1857 yılından beri çalışılan kimyasal yapıların gerçek bi­limsel izahının sonuçlarının alınmasının başlamasıyla, sentetik boyarmaddelerin bilimsel olarak oluşturulması da imkan dahiline girdi.

1876 da O.N.WITT gözlemlerine dayanarak, kromofor ve ok­sokrom gruplara ait ilk renk teorisini ileri sürdü.

Ayni yıl H.CARO sentezini yaptığı metilen mavisinin, patenti­ni aldı.

1911 senesi indigosollerin elde edildiği yıldır.

1927 yılında tamamen yeni bir boyarmadde smıfı olan ftalo­siyaninler keşfedildi.

1956, reaktif boyarmaddelerin bulunduğu yıldır.

Boyarmaddelerin elyafa kimyasal bağlanması deneyleri geçen yüzyıldan beri başlamıştı. Fakat ilk olarak 2.Dünya savaşından son­ra reaktif boyarmaddeleriyle bu konu önem kazandı.

Sentetik elyaf türlerinin elde edilmesiyle de tamamen yeni problemler ortaya çıktı. Dispers boyarmaddeleri zaman zaman ani sıçramalarla gelişti. Bu sınıf boyarmaddeler poliamidlerin ve bilhassa poliester elyafın boyanmasında kullanıldı. Diğer taraftan da poliakrilonitril elyaf için gerekli bazik boyarmaddeler yeniden can­landırıldı.

Daha sonraki yıllarda boyarmadde endüstrisi hızla ilerliyerek sayısız madde sentez edildi. Bunların içinde ticari önemi olan ancak 1500-2000 kadar organik boyarmadde vardır. Başlangıçda boyar­madde fabrikaları olarak kurulan ve hepsi, bugün de mevcut olan kimya fabrikaları, bu yüzyılın başında kurulmaya başlanmıştır. Boyarmadde yarışına A.B.D. 1918'lerde katıldı. 2. Dünya Harbinden sonra başta A.B.D. olmak üzere yeni bir atılıma geçen bu endüstri dalı, bugün· sınır tanımayacak kadar gelişmiş durumdadır.

kaynak:Boyarmadde Kimyası Kitabı, İnci Başer, Yusuf İnanıcı