STEP #26 - La Chimica e gli strumenti scientifici
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| Maccchina Fotografica Analogica |
Fotografare significa “scrivere con la luce”: i processi chimici a cui questo fenomeno è dovuto si fondano invero sul fatto che la luce, o meglio l’insieme di onde di varia lunghezza d’onda o frequenza che la costituiscono, è capace di modificare le molecole di varie sostanze che perciò vengono dette fotosensibili.
Il Processo
- Fotoreazione iniziale
- Sviluppo
- Fissaggio
- Stampa
Ag+ Br– → Ag+ + Bro + e–
Ag+ + e– → Ago
Ago + Ag+ = Ag2+ + e– → Ag2o
Ag2o + Ag2+ → Ag3+ + e– →Ag3o
Ag3+ +Ag = Ag4+ + e– → Ag4o
Nel reticolo cristallino di AgBr si formano alcuni atomi di Ag neutro ( Ago) che si insericono tra le maglie, man mano che la luce libera gli elettroni dal Br– del grano: sono necessari almeno 4 atomi di Ag perché sia possibile lo sviluppo. Gli aggregati di atomi di Ag+ costituiscono l’immagine latente. Gli atomi di Bro per la configurazione elettronica non completa ( p5) , sono pronti a catturare un elettrone e ad aggregarsi agli ioni Ag+ + Bro+ e– → AgBr.
In definitiva tendono a impedire la formazione dell’immagine latente, o a distruggere l’immagine latente già formata, riducendo la grandezza degli aggregati di atomi di Ag:
Bro + Ag4o (grano sviluppabile) → Ag3o (grano non sviluppabile) + Ag+ Bro + e–
Il Bro, per la sua alta elettronegatività, si comporta come una buca positiva, richiamando l’elettrone dell’Ago e accelerando la reazione di demolizione dei nuclei di Ago; anche dagli ioni Br– vengono richiamati elettroni e la buca si sposta in seno alla compagine AgBr-Ago
Per eliminare tale inconveniente si aggiungono all’emulsione sensibile delle sostanze dette sensibilizzanti che non permettono la distruzione dell’immagine latente, e addirittura ne permettono il formarsi.
Oggi, all’emulsione gelatina-bromuro di argento si aggiunge anche Ag2S: gli atomi di Bro che si
comportano da buca positiva mobile catturano selettivamente gli elettroni dallo ione S2- , senza impedire la formazione di Ago e senza demolire gli aggruppamenti di atomi di Ag già formati:
2 Bro + Ag2S → 2 Ag+Br– + S
Quindi Ag2S rende davvero più veloce la reazione e accresce la sensibilità dell’emulsione. Anche la dimensione dei grani di AgBr influenza la sensibilità della pellicola: se i grani sono grandi, cioè formati da molte unità di AgBr, la possibilità di fotoreazione è superiore a quella di grani piccolissimi, perché sono necessari almeno 4 Ag per dare l’avvio alla reazione a catena; se però i grani sono molto grandi, un gruppo di 4 Ag non è più sufficiente per la propagazione della reazione in tutto il grano: deve esserci un numero superiore di inneschi, e quindi la reazione rallentata determina una minore sensibilità.
Lo sviluppo
Un unico fotone che colpisce un grano di AgBr produce la formazione di almeno 4 atomi di argento ridotto. Con l’impiego di sostanze riducenti appropriate si ha la possibilità di trasformare velocemente una enorme quantità di ioni argento in argento elementare specialmente se nei grani si sono già formati germi di atomi neutri di Ag. I grani che non ne contengono rimangono inalterati. La pellicola impressionata dalla luce viene immessa in un bagno di sviluppo nel quale agisce da riducente un rivelatore.
La sostanza riducente più comunemente usata per foto in bianco e nero è una soluzione di idrochinone; un rivelatore tipo contiene una o due molecole riducenti, un antiossidante e un tampone alcalino che mantenga costante il progredire della reazione regolando il pH.
Per impedire il retrocedere della reazione di equilibrio si tratta con Na2SO3: la reazione produce ioni OH- che catturano ioni H+ derivati dall’azione precedente, impedendone il regredire. Il borace in soluzione agisce come tampone assorbendo H+ formatosi dalla precedente reazione:
Na2B4O7 + 10 H2O → 2 H3BO3 + 2 Na+ + 2 B(OH)4– + 3 H2O
H+ + B(OH)4– →B(OH)3 + H2O
La reazione di sviluppo è strettamente collegata alla temperatura e al tempo di immersione; la permanenza di una pellicola nel bagno per un tempo prolungato, a temperatura superiore al dovuto, provoca un annerimento totale. Un bagno di arresto in soluzione di acido acetico conclude il processo di sviluppo perché gli ioni H+ che abbassano il pH impediscono all’idrochinone di trasformarsi in chinone.
Il fissaggio
In una pellicola impressionata, solo nei grani esposti alla luce, si sono formati atomi neutri di argento; il rivelatore ha poi accentuato la riduzione permettendo la formazione di nuovi aggregati di Ago che si propagano da quelli iniziali.
Se dalla pellicola già trattata non viene eliminato l’Ag+ Br– residuo, c’è il rischio che, a causa di radiazioni luminose o di qualsiasi agente riducente, anche questo reagisca producendo Ago e faccia quindi annerire la pellicola. Si dice fissaggio il trattamento per mezzo del quale si lava via solo lo ione Ag+ non trasformato, in modo che sulla pellicola rimanga solo l’Ag ridotto.
Il fissatore è Na2S2O3 tiosolfato di sodio, capace di legarsi con AgBr formando un complesso solubile che viene portato via attraverso numerosi lavaggi della pellicola.
AgBr (solido, insolubile) + 2 S2O32- → Ag(S2O3)23- ( complesso solubile) + Br–
Sulla pellicola resta solo Ago, mentre Ag+ passa nelle acque di lavaggio dalle quali può anche essere recuperato, dato che sulla pellicola ne resta il 20-40%.
La stampa
Sulla pellicola sviluppata, fissata e sottoposta a lavaggio rimangono delle zone scure, dovute alla formazione di Ago, e delle zone chiare, quelle dalle quali l’AgBr non trasformato è stato eliminato per mezzo del fissaggio. La stampa si ottiene investendo il negativo con un fascio di luce intensa, che attraversandolo deve colpire una carta sensibile. Anche la carta sensibile contiene grani di AgBr (o di AgCl più stabile), più piccoli di quelli della pellicola, quindi molto meno reattivi. Le carte sensibili sono perciò più facili da trattare di quanto lo sia una pellicola non sviluppata, perché i tempi di reazione sono più lunghi.
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