تويت
الباب الرابع
الطبقة الحساسة Sensitive emulsion
التصوير الضوئى هو عملية تهدف إلى تسجيل تأثير الضوء على سطح حساس له اعتماداً على تغيرات طبيعية كيميائية يحدتها الضوء في هذا السطح . ومن بين أمثلة التأثير الكيمائي للضوء ، مانراه على بشرتنا من تلون عقب تعرف لفترة زمنية قد تطول أو تقصر .
وقد أثبتت التجارب التي قام بها علماء متعددون في القرون السابقة أن أى من المركبات الكمائية التي تدخل فيها الفضة تفوق ما عداها في حساسيتها للضوء . وتعرف مركبات الفضة المستخدمة في التصوير باسم ( Silver Halides ) تتحد مع مجموعة البروميد Bromide ، والكلوريد Chloride ، والأيوديد Iodide ، والفلورين Florine وهى المجموعة المعروفة باسم الهالوجينات Halogens والثلاث الأولى منها مركبات غير قابلة للذوبان في الماء وشديدة الحساسية للضوء، وهى بروميد الفضة Silver Bromide كلوريد الفضة Silver Chloride ، وأيوديد الفضة Silver Iodide ، وهذه المركبات هي التي يعتمد عليها في صناعة الطبقة الحساسة .
وفي صناعة الخامات الحساسة للضوء ، ترسب هالوجينات الفضة Silver Halides في وسط هو الجيلاتين فى أغلب الأغراض المعتادة في العصر الحديث (۱) ويكون الخليط على هيئة عجينة سائلة تعرف باسم Emulsion وهي تسمية قد لا تكون دقيقة للغابة ذلك لأن أملاح الفضة هذه تكون مرسبة Suspended في وسط من الجيلاتين ، ولكنها لا تكون مصحونة فيه . ورغم ذلك فقد شاعت هذه التسمية وانفق عليها فى الكثير من اللغات .
ثم تسوى هذه العجينة الحساسة وهى فى حالة السيولة على دعامة Support قد تكون من الزجاج، أو الورق، أو السليلويد Celluloid ، وتكون الطبقة الحساسة Sensitive emulsion على هذه الدعامة رقيقة للغاية بحيث لا يزيد سمكها عادة عن باب من البوصة ، وقد يقل السمك عن ذلك كثيراً في أنواع خاصة من الطبقات الحساسة.
الجيلاتين Gelatine
الجيلاتين هو الوسط الذى ترسب فيه أملاح الفضة الحساسة للضوء وما يصحبها من مواد أخرى، ويؤدى الجيلاتين الغرض المطلوب منه في صناعة المستحلبات الحساسة ، فهو يغطى ويغلف أملاح الفضة الحساسة للضوء . ويتميز بقدرته على امتصاص الماء تم الانتفاخ Swelling ، كما أنه يسمح أيضا بالتخلص من الماء حين يلزم ذلك ، وهو قابل لأن يذوب حين تصل درجة حرارته إلى ٣٠ درجة مئوية ، ولكنه يتحمل درجات الحرارة المرتفعة في حالة تقويته بمواد خاصة، ثم أنه أيضا يقبل أن يعود إلى حالة التجمد حين يبرد . وهذه الخصائص جميعها وهى قابليته للانتفاخ Swelling ، الذوبان Melting ، ثم التجمد Solidifying ، ثم الجفاف Drying ، تجعله وسطا مثاليا في صناعة الطبقات الحساسة ، ذلك لأن من شأن خاصية الانتفاخ أن تسمح الأملاح الحساسة للضوء بأن تتخلله وتنتشر فيه Diffusion ، كما أن هذه الخاصية تسمح أيضا بأن يتخلله الماء للتخلص من الأملاح القابلة للذوبان في الماء والتي تتكون فى الجيلاتين في مرحلة صناعة الطبقات الحساسة ، ونرى أن وجودها في الجيلاتين أمراً غير مرغوب فيه .
ولقابلية الجيلاتين للجفاف بسهولة ثم الرجوع إلى الحالة الصلبة أهمية في المحافظة على الخامات الحساسة (أفلام وأوراق وألواح حساسة) ومساعدة على تخزينها في أغلفة مناسبة .
وللتكوين الكيميائى للجيلانين وللشوائب التي يحتمل أن تكون مختلطة به تأثيراً حيويا في حساسية المستحلبات الحساسة ، فهو قد يختلط بشوائب مركبات كبريتية Sulpher Compounds قد تتفاعل مع أملاح الفضة بمرور الزمن وينشأ كبريتيد الفضة le Sulphide ، وهي مادة نشيطة فوتوغرافيا قد تؤدى إلى زيادة الحساسية بشكل غير مرغوب فيه حتى لو كانت نسبتها في المستحلب الحساس = ۱ : ۱,۰۰۰,۰۰۰. وقد لوحظ أن أملاح الفضة تزداد درجة حساسيتها للضوء عند ترسيبها في وسط من الجيلاتين ، كما لوحظ أن في ترسيب أملاح الفضة في الجيلاتين ما يساعد على الحد من نشاط محلول الإظهار Developer ، إذ يؤثر فى حبيبات أملاح الفضة المرسبة في السطح العلوى لطبقة الجيلاتين بدرجة كبيرة ، بينما يقل نشاطه كلما بعدت الحبيبات عن السطح. ولو أننا وضعنا في اعتبارنا الاختلاف في الخصائص بين أنواع الجيلاتين المختلفة ، فإنه سوف يبدو لنا جليا أن إنتاج مستحلبات حساسة ثابتة الخصائص على مر الأيام تتطلب من الصانع اختياراً دقيقا لنوع الجيلانين وخبرة عميقة في هذا المجال .
هالوجينات الفضة Silver Halides
حين تعامل الفضة المعدنية فى حامض نيتريك Nitric Acid ، تنتج بلورات من ملح نترات الفضة Silver Nitrate ، ومن الواجب الحذر في استخدام هذا الملح إذ يؤثر على الجلد تأثيراً كاو فيلونه بلون أسود ويتلف أنسجته . وملح نترات الفضة قابل للذوبان في الماء ، غير أنه من الواجب أن يستخدم الماء المقطر لكي يكون المحلول رائقاً . وحين يضاف هذا المحلول إلى محلول آخر من ملح قلوى مثل كلوريد الصوديوم ملح الطعام أو ملح بروميد البوتاسيوم، أو أبوديد البوتاسيوم ، فسوف يتكون راسب أصفر. وهذا الراسب الأصفر هو الملح الحساس للضوء الذي يستخدم في المستحلبات الحساسة Sensitive emulsions ويدخل في صناعتها بنسب مختلفة . ومن الواجب أن تجرى المعاملات الكيمائية فى الظلام التام أو في ضوء أمان Safe light مناسب .
ولكي نبسط فكرة التفاعل الكيمائى الذى يحدث حين تخلط نترات الفضة مع القلويات المهالوجينية مثل بروميد البوتاسيوم نذكر الآتى :
نترات فضة + أيوديد بوتاسيوم = أيوديد فضة + نترات بوتاسيوم نترات فضة + بروميد بوتاسيوم = برومید فضة + نثرات بوتاسيوم
ويدخل بروميد الفضة في تركيب الأفلام السريعة الحساسية ، وبإضافة قليل من أيوديد الفضة تزيد سرعة حساسيتها . هذا ولا يستخدم أيوديد الفضة منفرداً في تركيب الطبقة الحساسة إلا فى عمليات التصوير الميكانيكي بطريقة الكولوديون ، الرطب .. وإذا ما زالت كمية أيوديد الفضة عن الحد اللازم ينتج عنها ضرر يسمى
( بالضباب الكيمائي Chemical fog ) .
ويستعمل بروميد الفضة في صناعة الأوراق الحساسة الموجبة، وتصبح سريعة التأثر بالضوء ( وتسمى هذه الأوراق Bromide Papers ) وتصلح لتكبير الصور . أما الأوراق المستعملة في الطبع الملامس Contact Printing فيحسن أن تكون بطيئة الحساسية ، ويدخل في صناعتها كلوريد الفضة ( وتسمى Chloride Papers ) . وهناك أوراق تتوسط حساسيتها بين هاتين الدرجتين ، ويستعمل فيها كل من كلوريد الفضة ) و بروميد الفضة معا وتسمى Chlorobromide Papers وتستخدم إما للطبع أو للتكبير .
وكل من نترات الفضة والقلويات الهالوجينية Alkali Halides جميعها سهلة الذوبان في الماء ، أما بروميد أو كاوريد أو أيوديد الفضة فهى أملاح صعبة الذوبان جداً في الماء ، ولو أنها اختلطت مع الجيلاتين فسوف تظل معلقة فـ نة فيه على هيئة بلورات دقيقة للغاية Microrrystalline formation يبلغ قطرها حوالى .... من البوصة. أما عن نترات البوتاسيوم التي نراها في الطرف الأخير من المعادلة فهى تذوب فى الماء هى الأخرى بسهولة .
و بفرض أن أضيفت الأملاح المبينة فى الجزء الأول من المعادلتين ( المبينين فى ص ۱۰۲ ) إلى بعضها وفقاً للوزن الجزيئي Molocular Weight فسوف يتحقق التوازن الكيمائي ، غير أن ذلك لا يكفل إطلاقاً أن ينشأ مستحلب حساس ذو كفاية عالية ، ذلك لأنه لابد وأن تتواجد دائماً زيادة في نسبة القلويات الهالوجينية Alkali Halides لأن في ذلك ما يعمل على التخلص من الضباب Fog .
الطبقة الحساسة Sensitive emulsion
التصوير الضوئى هو عملية تهدف إلى تسجيل تأثير الضوء على سطح حساس له اعتماداً على تغيرات طبيعية كيميائية يحدتها الضوء في هذا السطح . ومن بين أمثلة التأثير الكيمائي للضوء ، مانراه على بشرتنا من تلون عقب تعرف لفترة زمنية قد تطول أو تقصر .
وقد أثبتت التجارب التي قام بها علماء متعددون في القرون السابقة أن أى من المركبات الكمائية التي تدخل فيها الفضة تفوق ما عداها في حساسيتها للضوء . وتعرف مركبات الفضة المستخدمة في التصوير باسم ( Silver Halides ) تتحد مع مجموعة البروميد Bromide ، والكلوريد Chloride ، والأيوديد Iodide ، والفلورين Florine وهى المجموعة المعروفة باسم الهالوجينات Halogens والثلاث الأولى منها مركبات غير قابلة للذوبان في الماء وشديدة الحساسية للضوء، وهى بروميد الفضة Silver Bromide كلوريد الفضة Silver Chloride ، وأيوديد الفضة Silver Iodide ، وهذه المركبات هي التي يعتمد عليها في صناعة الطبقة الحساسة .
وفي صناعة الخامات الحساسة للضوء ، ترسب هالوجينات الفضة Silver Halides في وسط هو الجيلاتين فى أغلب الأغراض المعتادة في العصر الحديث (۱) ويكون الخليط على هيئة عجينة سائلة تعرف باسم Emulsion وهي تسمية قد لا تكون دقيقة للغابة ذلك لأن أملاح الفضة هذه تكون مرسبة Suspended في وسط من الجيلاتين ، ولكنها لا تكون مصحونة فيه . ورغم ذلك فقد شاعت هذه التسمية وانفق عليها فى الكثير من اللغات .
ثم تسوى هذه العجينة الحساسة وهى فى حالة السيولة على دعامة Support قد تكون من الزجاج، أو الورق، أو السليلويد Celluloid ، وتكون الطبقة الحساسة Sensitive emulsion على هذه الدعامة رقيقة للغاية بحيث لا يزيد سمكها عادة عن باب من البوصة ، وقد يقل السمك عن ذلك كثيراً في أنواع خاصة من الطبقات الحساسة.
الجيلاتين Gelatine
الجيلاتين هو الوسط الذى ترسب فيه أملاح الفضة الحساسة للضوء وما يصحبها من مواد أخرى، ويؤدى الجيلاتين الغرض المطلوب منه في صناعة المستحلبات الحساسة ، فهو يغطى ويغلف أملاح الفضة الحساسة للضوء . ويتميز بقدرته على امتصاص الماء تم الانتفاخ Swelling ، كما أنه يسمح أيضا بالتخلص من الماء حين يلزم ذلك ، وهو قابل لأن يذوب حين تصل درجة حرارته إلى ٣٠ درجة مئوية ، ولكنه يتحمل درجات الحرارة المرتفعة في حالة تقويته بمواد خاصة، ثم أنه أيضا يقبل أن يعود إلى حالة التجمد حين يبرد . وهذه الخصائص جميعها وهى قابليته للانتفاخ Swelling ، الذوبان Melting ، ثم التجمد Solidifying ، ثم الجفاف Drying ، تجعله وسطا مثاليا في صناعة الطبقات الحساسة ، ذلك لأن من شأن خاصية الانتفاخ أن تسمح الأملاح الحساسة للضوء بأن تتخلله وتنتشر فيه Diffusion ، كما أن هذه الخاصية تسمح أيضا بأن يتخلله الماء للتخلص من الأملاح القابلة للذوبان في الماء والتي تتكون فى الجيلاتين في مرحلة صناعة الطبقات الحساسة ، ونرى أن وجودها في الجيلاتين أمراً غير مرغوب فيه .
ولقابلية الجيلاتين للجفاف بسهولة ثم الرجوع إلى الحالة الصلبة أهمية في المحافظة على الخامات الحساسة (أفلام وأوراق وألواح حساسة) ومساعدة على تخزينها في أغلفة مناسبة .
وللتكوين الكيميائى للجيلانين وللشوائب التي يحتمل أن تكون مختلطة به تأثيراً حيويا في حساسية المستحلبات الحساسة ، فهو قد يختلط بشوائب مركبات كبريتية Sulpher Compounds قد تتفاعل مع أملاح الفضة بمرور الزمن وينشأ كبريتيد الفضة le Sulphide ، وهي مادة نشيطة فوتوغرافيا قد تؤدى إلى زيادة الحساسية بشكل غير مرغوب فيه حتى لو كانت نسبتها في المستحلب الحساس = ۱ : ۱,۰۰۰,۰۰۰. وقد لوحظ أن أملاح الفضة تزداد درجة حساسيتها للضوء عند ترسيبها في وسط من الجيلاتين ، كما لوحظ أن في ترسيب أملاح الفضة في الجيلاتين ما يساعد على الحد من نشاط محلول الإظهار Developer ، إذ يؤثر فى حبيبات أملاح الفضة المرسبة في السطح العلوى لطبقة الجيلاتين بدرجة كبيرة ، بينما يقل نشاطه كلما بعدت الحبيبات عن السطح. ولو أننا وضعنا في اعتبارنا الاختلاف في الخصائص بين أنواع الجيلاتين المختلفة ، فإنه سوف يبدو لنا جليا أن إنتاج مستحلبات حساسة ثابتة الخصائص على مر الأيام تتطلب من الصانع اختياراً دقيقا لنوع الجيلانين وخبرة عميقة في هذا المجال .
هالوجينات الفضة Silver Halides
حين تعامل الفضة المعدنية فى حامض نيتريك Nitric Acid ، تنتج بلورات من ملح نترات الفضة Silver Nitrate ، ومن الواجب الحذر في استخدام هذا الملح إذ يؤثر على الجلد تأثيراً كاو فيلونه بلون أسود ويتلف أنسجته . وملح نترات الفضة قابل للذوبان في الماء ، غير أنه من الواجب أن يستخدم الماء المقطر لكي يكون المحلول رائقاً . وحين يضاف هذا المحلول إلى محلول آخر من ملح قلوى مثل كلوريد الصوديوم ملح الطعام أو ملح بروميد البوتاسيوم، أو أبوديد البوتاسيوم ، فسوف يتكون راسب أصفر. وهذا الراسب الأصفر هو الملح الحساس للضوء الذي يستخدم في المستحلبات الحساسة Sensitive emulsions ويدخل في صناعتها بنسب مختلفة . ومن الواجب أن تجرى المعاملات الكيمائية فى الظلام التام أو في ضوء أمان Safe light مناسب .
ولكي نبسط فكرة التفاعل الكيمائى الذى يحدث حين تخلط نترات الفضة مع القلويات المهالوجينية مثل بروميد البوتاسيوم نذكر الآتى :
نترات فضة + أيوديد بوتاسيوم = أيوديد فضة + نترات بوتاسيوم نترات فضة + بروميد بوتاسيوم = برومید فضة + نثرات بوتاسيوم
ويدخل بروميد الفضة في تركيب الأفلام السريعة الحساسية ، وبإضافة قليل من أيوديد الفضة تزيد سرعة حساسيتها . هذا ولا يستخدم أيوديد الفضة منفرداً في تركيب الطبقة الحساسة إلا فى عمليات التصوير الميكانيكي بطريقة الكولوديون ، الرطب .. وإذا ما زالت كمية أيوديد الفضة عن الحد اللازم ينتج عنها ضرر يسمى
( بالضباب الكيمائي Chemical fog ) .
ويستعمل بروميد الفضة في صناعة الأوراق الحساسة الموجبة، وتصبح سريعة التأثر بالضوء ( وتسمى هذه الأوراق Bromide Papers ) وتصلح لتكبير الصور . أما الأوراق المستعملة في الطبع الملامس Contact Printing فيحسن أن تكون بطيئة الحساسية ، ويدخل في صناعتها كلوريد الفضة ( وتسمى Chloride Papers ) . وهناك أوراق تتوسط حساسيتها بين هاتين الدرجتين ، ويستعمل فيها كل من كلوريد الفضة ) و بروميد الفضة معا وتسمى Chlorobromide Papers وتستخدم إما للطبع أو للتكبير .
وكل من نترات الفضة والقلويات الهالوجينية Alkali Halides جميعها سهلة الذوبان في الماء ، أما بروميد أو كاوريد أو أيوديد الفضة فهى أملاح صعبة الذوبان جداً في الماء ، ولو أنها اختلطت مع الجيلاتين فسوف تظل معلقة فـ نة فيه على هيئة بلورات دقيقة للغاية Microrrystalline formation يبلغ قطرها حوالى .... من البوصة. أما عن نترات البوتاسيوم التي نراها في الطرف الأخير من المعادلة فهى تذوب فى الماء هى الأخرى بسهولة .
و بفرض أن أضيفت الأملاح المبينة فى الجزء الأول من المعادلتين ( المبينين فى ص ۱۰۲ ) إلى بعضها وفقاً للوزن الجزيئي Molocular Weight فسوف يتحقق التوازن الكيمائي ، غير أن ذلك لا يكفل إطلاقاً أن ينشأ مستحلب حساس ذو كفاية عالية ، ذلك لأنه لابد وأن تتواجد دائماً زيادة في نسبة القلويات الهالوجينية Alkali Halides لأن في ذلك ما يعمل على التخلص من الضباب Fog .
تعليق