A színezőanyagokat számos iparágban használják – ruhák, festékek, műanyagok, fényképek, nyomatok és kerámiák színezésére. A színezékeket ma már újszerű alkalmazásokban is használják, és funkcionálisnak (csúcstechnológiának) nevezik őket, mivel nem csupán esztétikai okokból kerülnek a termékbe, hanem meghatározott célokra, például a sebészetben.

A színezékek lehetnek színezékek vagy pigmentek. A színezékek oldható színezett szerves vegyületek, amelyeket általában vízben oldva visznek fel a textíliákra. Úgy vannak kialakítva, hogy erősen kötődjenek a textilszálat alkotó polimer molekulákhoz.

A pigmentek oldhatatlan vegyületek, amelyeket festékekben, nyomdafestékekben, kerámiákban és műanyagokban használnak. Alkalmazásuk megfelelő közegben történő diszperzióval történik. A legtöbb használt pigment szintén szerves vegyület.

A festékek színének manipulálása és alkalmazása

Ez a szakasz a festékek színe mögött álló kémiai folyamatokat vizsgálja, valamint azt, hogy a célanyag, például a szál, hogyan befolyásolja a festés módszerét és a felhasznált festéket.

A festék oldatban azért színesedik, mert a molekula bizonyos hullámhosszúságú fényt szelektíven elnyel a molekula specifikus kötései által. Az áteresztett fényt a megfigyelő látja, és azért tűnik színesnek, mert a látható spektrum egyes hullámhosszai most hiányoznak.

1. ábra A mauveine volt az első szintetikus festék. Véletlenül állította elő William Perkin 1856-ban, aki kinint próbált szintetizálni. Különösen népszerűvé vált, amikor Viktória királynő az 1862-es londoni Királyi Kiállításon lila színűre festett selyemruhát viselt.
A Society of Dyers and Colourists szíves engedélyével.

A látható fény energiájának a vegyület általi elnyelése a molekula elektronjait egy alacsony energiájú állapotból, az alapállapotból egy magasabb energiájú állapotba, a gerjesztett állapotba segíti. Azt mondjuk, hogy a molekula e gerjesztési folyamat során elektronátmeneten ment keresztül. Bizonyos gerjesztési energiák a látható fény bizonyos hullámhosszainak felelnek meg.

Egy n elektron (kettős vagy hármas kötésben lévő elektron) kerül a gerjesztett állapotba. Még kevesebb energia szükséges ehhez az átmenethez, ha ugyanabban a molekulában váltakozó egyszerű és kettős kötések (azaz konjugált kettős kötések) vannak. Az elektron gerjesztését még könnyebbé teszi az aromás gyűrűk jelenléte az n elektronok fokozott delokalizációja miatt.

A vegyület szerkezetének megváltoztatásával a színkémikusok megváltoztathatják a látható fény elnyelt hullámhosszát és ezáltal a vegyület színét.

A legtöbb színes szerves vegyület molekulája két részt tartalmaz:

(i) egyetlen aril (aromás) gyűrűt, mint például a benzol vagy egy benzolgyűrű egy szubsztituenssel. Alternatívaként lehet egy fuzionált gyűrűrendszer is, mint például a naftalin (két gyűrű fuzionált) vagy az antracén (három gyűrű fuzionált).

Ahol a gyűrűk egyesülnek, ott két szénatomon osztoznak, így a két gyűrűvel rendelkező naftalin 10 szénatomot tartalmaz, nem pedig 12-őt. Hasonlóképpen, az antracénnek 14 szénatomja van, nem pedig 18. Mivel a naftalin és az antracén minden gyűrűn delokalizált elektronokat tartalmaz, nem helyénvaló a delokalizált jelet használni, amelyet a többi egységben a benzolra használunk, mivel ez két vagy három különálló delokalizált rendszert jelölne. Így ebben az egységben a Kekule szerkezeteket használjuk.

(ii) kiterjedt konjugált kettőskötéses rendszer, amely telítetlen csoportokat, úgynevezett kromofórokat tartalmaz, mint például:

A szín intenzitása növelhető egy festékmolekulában az arilgyűrűhöz magányos elektronpárokat tartalmazó szubsztituensek hozzáadásával, mint például:

Az ilyen csoportokat auxokrómoknak nevezzük.

Néha a színezék teljes szerkezetét kromogénnek nevezik.

A színezék ipari jelentőségűvé tételéhez a színező vegyészeknek a vegyület oldhatóságát is meg kell tudniuk változtatni, és olyan csoportokat lehet beépíteni, amelyek a színezéket vízben oldhatóvá teszik. Ilyen például a szulfonsavcsoport, -SO3H, vagy a karbonsavcsoport, -COOH, vagy gyakrabban e savak nátriumsója, -SO3-Na+, illetve -COO-Na+.
A színezéket fejlesztő vegyészek másik fő szempontja, hogy fokozzák a színezendő tárggyal, például a szál molekuláival való reakcióképességét. Ezt az alábbiakban tárgyaljuk, és az egységben végig példákat hozunk.

A textíliák színezése

A festék kémiai természetét a színezendő textil szálainak kémiai és fizikai tulajdonságai határozzák meg. A szálak négy fő típusa (1. táblázat) a fehérje-, a cellulóz-, a regenerált (cellulóz- vagy származék alapú) és a szintetikus szálak.

.

1. táblázat A textilszálak osztályozása.

A textil festése során a festék eloszlik a két fázis, a szilárd szálfázis és a vizes fázis között, és a festési folyamat végén az oldat kimerül, és a festék nagy része a szálhoz kapcsolódik. Amint a festékmolekulák behatolnak a szálba, a két komponens között azonnali kölcsönhatás jön létre, ami megakadályozza a festékmolekulák deszorpcióját vissza az oldatba. A kölcsönhatás típusa – fizikai vagy kémiai – a festékmolekulák és a szálláncok csoportjaitól függ (2. táblázat).

2. táblázat A festék és a szövet közötti kötések hozzávetőleges relatív erősségei.

2. ábra Mielőtt egy színezőanyagot használnánk, meg kell határozni annak fényállóságát. Ezeket az Ausztrália északkeleti partjainál található
rudakat a
időjárás számos vizsgálatára használják, többek között a színtartóság vizsgálatára. Az állványok helyzete változtatható, de a képen a vízszinteshez képest 45°-os szögben állnak.
Az Allunga Exposure Laboratory szíves engedélyével.

A színes textil színtartósságát úgy határozzák meg, mint a változással szembeni ellenállását, amikor egy adott feltételrendszernek van kitéve. A festéket nem befolyásolhatja nagymértékben a napfény (fénytartóság), a hő, amikor a szövetet vasalják (hőtartóság), az izzadás (izzadságtartóság) és a mosás (mosástartóság).

A színezékek osztályozása

A bradfordi Society of Dyers and Colourists által készített Colour Index International az ismert kereskedelmi színezékek és pigmentek átfogó listája, amelyet rendszeresen frissítenek. Minden színezőanyagnak van egy Colour Index (C.I.) neve és száma. Például:

A listában szereplő összes színezéket kémiai szerkezetük és alkalmazási módjuk alapján osztályozták.

A színezékek osztályozása kémiai szerkezetük alapján

A Színindex az ismert szerkezetű színezékeket kémiai típusuk szerint 25 szerkezeti osztály valamelyikébe sorolja. A legfontosabbak közé tartoznak:

a) azoszínezékek
b) antrakinon színezékek
c) ftalocianinok

a) azoszínezékek

Az azoszínezékek alkotják a legnagyobb kémiai osztályt, az összes színezék legalább 66%-át tartalmazzák. Jellemzőjük, hogy szerkezetükben egy vagy több azocsoport,

hidroxilcsoportokkal, amin és szubsztituált amincsoportokkal mint auxokrómokkal együtt jelen van.

Az aromás azovegyületeket aromás aminokból állítják elő a megfelelő diazónium-só révén.

A diazónium-só akkor keletkezik, ha egy aromás amint salétromos (salétrom(III)savval kezelnek. A salétromsav in situ keletkezik, ha híg sósavat adunk kb. 278 K hőmérsékletű nátrium-nitrit hűtött oldatához. A következő példában a legegyszerűbb aromás aminból, fenilaminból (anilinből) benzol-diazonium-klorid oldatot képeztek:

A hűtött oldathoz ezután egy másik vegyület, például egy másik aromás amin vagy egy fenol oldatát adják, és egy színezett azovegyületet kapnak. Egy példa erre a vörös színezék képződése, amikor 4-amino-naftalinszulfonsav (naftionsav) vizes oldatát 4-nitrobenzol-diazonium-klorid oldatához adva C.I. képződik. Acid Red 74:

Ezeknek az azoszínezékeknek a kromofórja azazobenzol,

és a molekula színe módosítható és a szín intenzitása növelhető az auxokrómok változtatásával (3. táblázat).

Szerkezet	Megfigyelt szín
	sárga színű-zöld
	sárga
	vörös
	kék

3. táblázat Néhány azoszínezék molekulaszerkezete, amely mutatja az auxokrómokat.

Egyes azoszínezékek, azok, amelyek az azocsoporthoz képest orto (vagy para) hidroxi-csoportot tartalmaznak, például a C.I. Acid Orange 7, tautomerizmust mutatnak, egy olyan folyamatot, amelyben a molekula két vagy több különböző szerkezetben létezik egyensúlyban. A hidroxilcsoport hidrogénatomja képes átvándorolni az azocsoport nitrogénatomjához és fordítva:

Ez a fajta tautoméria egy hidroxiazo-tutomer és egy ketohidrazon-tutomer közötti egyensúlyt jelent, bár általában a ketohidrazon-tutomer dominál, és a megfigyelt szín hosszabb hullámhosszú (bathokróm eltolódás).

b) Antrakinonfestékek

Az antrakinonfestékek a színezékek mintegy 15%-át teszik ki, és szerkezetük kinonokon alapul. A legegyszerűbb kinon a benzokinon, amelynek két izomerje van:

Az antrakinonok közül a legegyszerűbb antrakinon az antracénen alapul:

A színezékként használt antrakinonok két jól ismert példája a C.I. Disperse Red 60 és a C.I. Disperse Blue 60:

c) Ftalocianinok

A ftalocianinok lényegében négy izoindol molekulából állnak:

Ezek a molekulák a ftalocianinban nitrogénatomokkal kapcsolódnak egymáshoz. A ftalocianin szerkezete:

Ezek a molekulák a ftalocianinban nitrogénatomokkal kapcsolódnak egymáshoz. A ftalocianin szerkezete:

A ftalocianinok fématomokkal koordinálódnak. A legfontosabbak, amelyek az összes színezék mintegy 2%-át adják, a rézftalocianinok, amelyeket ragyogó kék és zöld színük miatt használnak. Ilyen például a C.I. Direct Blue 86:

A szulfonsavcsoportok segítik a festék vízben való oldhatóságát.

A képlet azt mutatja, hogy a szulfonsavcsoportok az aromás gyűrűk különböző pozícióiban lehetnek.

A színezékek osztályozása az alkalmazás módja szerint

A színezékek osztályozása az alkalmazás módja szerint fontos a festéket a kívánt szín előállítása érdekében alkalmazó textilfestő számára. A kívánt árnyalat eléréséhez a festőnek általában színezékek keverékeit kell elkészítenie, és biztosítania kell, hogy ezek kompatibilisek legyenek.

Az oldatból a szálra történő festékátvitelt szabályozó alapvető jellemzők a következők:

• az oldat pH-ja a festőfürdőben (savas és bázikus festékek esetén)
• az elektrolit (nátrium-szulfát vagy klorid oldata)
• a hőmérséklet (a környezeti hőmérséklet és 400 K közötti tartományban)
• kémiai anyagok, úgynevezett diszpergálószerek, amelyek nagyon alacsony oldhatóságú színezékek stabil vizes diszperzióját állítják elő

A 4. táblázat a színezékeket technológiai nevük alatt sorolja fel, amelyek jelzik alkalmazásuk módját, valamint a szálakat, amelyekre alkalmazzák őket.

4. táblázat A festékek technológiai osztályozása.

1. csoportba tartozó színezékek

Az ebbe a csoportba tartozó színezékeket a vízben való oldhatóság jellemzi. Következésképpen mosáskor nem különösebben gyorsak. Az alkalmazási módjuk csak egylépcsős folyamatot foglal magában.

(i) savas színezékek

A fontos kémiai típusok az azo-, az antrakinon- és a ftalocianinfestékek, amelyek a teljes látható spektrumot lefedik, és így teljes színskálát adnak. Ezek a színezékek vízben oldódnak, anionos fajokat adva. Általában kb. 373 K-en alkalmazzák őket. Míg a gyapjú és más fehérjeszálak e hőmérséklet felett könnyen lebomlanak, addig a poliamidszálak (pl. a nejlonok) 393 K-en is kezelhetők anélkül, hogy károsodnának (4. táblázat).

A festékfürdőben lévő oldat pH-értéke a színezékek egyedi tulajdonságaitól függ. Az alacsonyabb értékeket kénsav, a magasabbakat etánsav és ammónium-szulfát vagy ammónium-etanoát oldatok hozzáadásával érjük el. A nátrium-szulfát hozzáadásával szabályozható a festék anionok diffúziója a szálszerkezetben.

A festékszerkezet természetéből adódóan ionos kötések, hidrogénkötések és egyéb intermolekuláris kölcsönhatások (2. táblázat) alakulnak ki a festék és a szál között, így a festékek gyorsak lesznek. Tipikus savas színezékre példa a C.I. Acid Red 73:

Ebben a tautomerben az egyik azocsoport ketohidrazon formában van jelen.

(ii) Fémkomplex színezékek

A kémiai típusok azo és antrakinon, amelyek teljes színtartományt adnak. Ezek azonban tompábbak, mint a savas színezékek, mivel a festékszerkezetben egy fématom is jelen van. Gyakran használnak krómsókat, bár a kobalt- és nikkelsók is kedveltek.

A fématom az azocsoporthoz képest 2,2′ pozícióban hidroxil-, karboxil- vagy aminocsoportokat tartalmazó monoazovegyület két molekulájával alkot koordinációs komplexet. Ezeket a vegyületeket “1:2 fémkomplex” színezékeknek nevezik. Ilyen például a C.I. Acid Violet 78:

A gyapjúban való alkalmazásuk hasonló a savas színezékekéhez, de a pH-érték a 4,5 és 6,0 közötti tartományra korlátozódik (4. táblázat).

(iii) Direkt színezékek

A direkt színezékek különösen hasznosak a cellulózból készült szálak festésére (1. és 4. táblázat).

Szintetizálják őket szulfonsavcsoportokkal, hogy vízben oldhatóságot biztosítsanak, disszociálva nátriumkationokat és az anionos színezékfajtát adják. Úgy is tervezték őket, hogy minél lineárisabb és planárisabb szerkezetűek legyenek. Ez lehetővé teszi, hogy a festékanyag a szál cellulózláncaihoz kapcsolódjon, gyakran intermolekuláris (többek között hidrogén) kötéssel.

A festékfürdőben nátrium-kloridot tartalmazó vizes oldatban alkalmazzák őket. A só csökkenti a szálfelszínen lévő negatív töltés és az anionos festékfajok közötti elektromos taszítóerőket.

A legtöbb direkt festék azovegyület, gyakran két vagy három azocsoportot tartalmaz. Ilyen például a C.I. Direct Orange 25, amely -OH, -NHCO- és -N=N-csoportokat tartalmaz, amelyek mindegyike képes hidrogénkötést kialakítani a cellulóz hidroxilcsoportjaival:

A színezék tautomerizmust mutat, mivel két hidroxilcsoport van az azocsoportokhoz képest orto-ban. Az egyik tautomer egyensúlyban van ezzel a formával

ahol két ketohidrazon csoport van.

Egy másik példa, a C.I. Direct Blue 71, három azocsoportot tartalmaz, amelyek közül az egyik ketohidrazon tautomerként van jelen:

(iv) Bázikus színezékek

A bázikus színezékek a legkorábbi szintetikus színezékek közé tartoztak. A Mauveine valóban bázikus festék. A kromofór kationként van jelen, és manapság akrilszálak festésére használják őket (általában propenonitril (akrilnitril) és kis mennyiségű szulfonát, -SO3-, és karboxilát, -CO2-, csoportokat tartalmazó komonomerrel alkotott kopolimer). Ezek ion-ion kölcsönhatások (2. és 4. táblázat).

Körülbelül 100 bázikus (kationos) színezék létezik, amelyek színei a vörös, sárga és kék színeket ölelik fel, élénk, erős árnyalatokkal. Néhányuk az azo- és antrakinon-kromofórrendszereken alapul. Soknak az aril-karboniumionok is az alapját képezik. Ilyen például a C.I. Basic Green 4 (Malachite Green néven ismert) és a C.I. Basic Red 9.

Ezek mindketten triarilmetánok, a színezékek olyan csoportja, amelyek viszonylag kis szerkezeti változtatásokkal a vörös, zöld és lila árnyalatok tartományát eredményezik.
Más, úgynevezett polimetán színezékek (ezek egy vagy több -CH= csoportot tartalmaznak) szintén használatosak. Színüket a konjugált rendszer jelenlétének köszönhetik. Ilyen festékre példa a C.I. Basic Yellow 28, amely egy diazocianin:

A festékeket gyakran egy elektrolit oldatában alkalmazzák, amely szabályozza a diffúzió sebességét a szálszerkezetben, kb. 370 K hőmérsékleten.

(v) Diszperz festékek

Ezek a festékek alapvetően hidrofóbok és vízben szinte oldhatatlanok. Azonban affinitással rendelkeznek a hidrofób szálakhoz, pl. poliészterekhez, és nagyon finom diszperzióként alkalmazzák őket vízben (4. táblázat).

A legtöbb diszperzfesték azovegyület, és a teljes spektrumban képesek színt adni. Néhány antrakinon alapú festék a vörösek, ibolyák, kékek és zöldek esetében.

A poliészterszálak 400 K-en nyomás alatt festhetők, ami lehetővé teszi a nagyobb molekulaméretű festékszerkezetek használatát, amelyek jobb tartósságot érnek el, például:

A bemutatott szerkezet a ketohidrazon tautomer.

2. csoportba tartozó festékek

Bár az ebbe a csoportba tartozó festékeket kétlépcsős eljárással alkalmazzák (ami ellentétben áll az 1. csoportba tartozó festékek egylépcsős eljárásával), a festékeknek előnyei vannak, különösen a színtartóság tekintetében.

i) Reaktív festékek

A reaktív festékek kiemelkedő jelentőségűek a pamut festése szempontjából, mivel lehetővé teszik a világos, intenzív színezést magas színtartóság mellett. A reaktív színezékek kb. 95%-a azoszínezék, amely a teljes színtartományt lefedi. A kék és zöld színeket antrakinon és ftalocianin szerkezetek is biztosítják.
Amint e színezékek neve is mutatja, a szálakkal – legyen az cellulóz (pamut) vagy fehérje (gyapjú) – kovalens kötéseket képezve lépnek reakcióba (4. táblázat). A két szakasz, először a festés, majd a reakció, történhet külön-külön vagy egyszerre. A jellemző szerkezeti jellemző egy vagy több reaktív csoport jelenléte. Jellemzően a festékeket a

D-B-RG

formában ábrázolják, ahol D a kromogén, B egy hídképző csoport és RG a reaktív csoport.

A legfontosabb reaktív csoportok a klórtriazinok és a vinilszulfonok.

A legegyszerűbb triazin három izomerje közül az egyik:

A diklórtriazin csoportot tartalmazó festékre példa a C.I. Reaktív kék 109:

A szálban lévő cellulóz -OH csoportjai és a klórtriazin -C-Cl csoportjai között (nukleofil) szubsztitúciós reakció révén kovalens kötés jön létre.

Egy etenil(vinil)szulfon a CH2=CHSO2-csoportot tartalmazza, a legegyszerűbb a dieténilszulfon (divinilszulfon). A szulfoncsoport a C.I. Reaktív kék 19-ben látható:

Ebben a példában nincs hídképző csoport.

A festék a kén-oxigén kettős kötés addíciójával reagál a cellulózzal.

A reaktív festékek vizes oldatban a szulfon hidrolízisén mehetnek keresztül, így nem reagál a cellulózzal. Ez azt jelenti, hogy a nem reagáló festék, ha nem mossák ki megfelelően, a szövet felületén marad, látszólagos színt adva, amely idővel kimosódik. E probléma csökkentése érdekében olyan festékeket terveztek, amelyek két különböző reakcióképességű reaktív csoportot tartalmaznak. Ezek a színezékek jobb tartósságot biztosítanak, mivel ha az egyik csoport oldatban hidrolizálódik, a másik reakcióba lép a szövet hidroxilcsoportjaival. Az első ezek közül egy klórtriazin és egy vinilszulfon csoportot is tartalmazott, és erre példa a C.I. Reaktív vörös 194:

A két különböző reaktív csoport mellett van egy kromogén és egy hídképző csoport is.

A reaktív színezékek mindegyike viszonylag kis molekulamérettel rendelkezik, és a kromogénben két vagy több szulfonsavcsoport is van, ami magas vízoldékonyságot eredményez. A festékfajok egy része (anionos) nem lép reakcióba a szálakkal, hidrolizálódik, és a terméket mosással kell eltávolítani.

3. ábra A farmereket indigóval és különböző kénfestékekkel festik, a választás a kívánt színtől függ.
Lizzie Hubbard szíves engedélyével.

(ii) Kádfestékek

A kádfestékek mintegy 80%-a az antrakinonok kémiai osztályába tartozik, és a teljes színskálát lefedi. Az egyik típus, az indigószínezékek közé tartozik az indigó:

Minden kádfesték vízben nem oldódik. Ahhoz, hogy szálra, például pamutra vigyük fel őket, lúgos oldatba helyezzük őket (4. táblázat). Az oldhatatlan festék színtelen (leuko-) anionná redukálódik, amely oldódik és affinitással rendelkezik a szálhoz. Ezt azután a szál adszorbeálja, néha nátrium-klorid jelenlétében, a direkt színezékekhez hasonló körülmények között. A festési folyamat után az eredeti oldhatatlan alapszínezéket a szálon belül oxidációval regenerálják, általában hidrogén-peroxid oldattal vagy egyszerűen levegővel:

A színezékek a szál szerkezetében oldhatatlanok, ezért jó mosásállósággal és magas fényállósággal rendelkeznek.

(iii) Kénfestékek

A kénfestékeket a kádfestékekhez hasonlóan oldható anionos formában viszik fel a textíliákra (cellulóz, 4. táblázat), majd oldhatatlan formába oxidálódnak.

A C.I. Sulphur Black 1 és a C.I. Sulphur Blue 7 a legszélesebb körben használt kénfestékek közé tartoznak. Más kénfestékekhez hasonlóan ezek szerkezete is változó és nagyrészt ismeretlen. Fekete, barna és tompa kékek széles skáláját biztosítják. Előállításuk azonban sokkal olcsóbb, mint a kádfestékeké, mivel előállításuk különböző szerves vegyületek kénnel való hevítésével egyszerű.

Pigmentek

A pigmenteket festékek, nyomdafestékek, kerámiák és műanyagok színezésére használják. Sokkal szélesebb körű anyagokon használhatók, mint a festékek, mivel alkalmazásuk nem függ a vízoldhatóságtól. A pigment olyan finomszemcsés szilárd anyag, amely alapvetően nem oldódik az alkalmazási közegben. A legtöbb esetben a pigmentet folyékony közeghez adják, pl. nedves festékhez vagy olvadt hőre lágyuló műanyaghoz. A közeget ezután hagyják megszilárdulni az oldószer elpárologtatásával vagy hűtéssel, és így a pigment molekulák mechanikusan rögzülnek szilárd állapotban.

A pigmentekben használt kromofórok általában ugyanazok, mint a festékekben használtak, de a pigmentek nagy molekulák, és nem rendelkeznek oldódó csoportokkal. Olyan csoportokat tartalmaznak, amelyek intermolekuláris kötéseket képeznek, amelyek segítenek csökkenteni az oldhatóságot. Minél nagyobb a molekula, annál átlátszatlanabb a pigment.

4. és 5. ábra A vörös és sárga színezékek azopigmentek (C.I. Pigment Red 57 és C.I. Pigment Yellow 13). A kék a rézftalocianin pigment. A BASF szíves engedélyével.

A szerves pigmentek általában nagyobb intenzitású és fényű színt eredményeznek, mint a szervetlen pigmentek, például a krómsárga (ólom(II)-kromát(VI)).

A szerves pigmentek számos tartóssági tulajdonságot mutatnak, amelyek a molekulaszerkezettől és a szilárd állapotban lévő intramolekuláris társulás jellegétől függnek. A pigment molekulaméretének növekedése általában csökkenti a pigment oldhatóságát. Emellett sok pigmentben amidcsoport (-NHCO-) van beépítve, ami tovább csökkenti az oldhatóságot, mivel a molekulákat nagy szerkezetekben hidrogénkötés tartja össze (az egyik molekula N-H csoportja és egy másik molekula C=O csoportja között).

Sok szerves pigment azokémián alapul, és a sárga, narancs és vörös árnyalatú területeken dominál. Egy egyszerű monoazopigmentre példa a C.I. Pigment Yellow 1:

Ez a forma a ketohidrazon tautomer.
A kék és zöld pigmentek többségét a rézftalocianinok adják. Szerkezetileg bonyolultak, de viszonylag olcsón előállíthatók. Kiváló fény-, hő-, sav- és lúgállóságot biztosítanak.

Egy példa erre a C.I. Pigment Blue 15:

A korábbi egységben egy színezék szerkezete, a C.I. Direct Blue 86, és látható volt, hogy az ebben a szerkezetben lévő szulfonsavcsoportok hogyan alakítják át a pigmentet festékké.

Funkcionális (csúcstechnológiájú) színezékek és pigmentek

A funkcionális színezékek és pigmentek előállítása a textíliák festésére használt vegyületekhez képest kis mennyiségben történik. Ugyanakkor sok kutatás és érdeklődés tárgyát képezik, és számos célra fejlesztik ki őket. Ezek közül néhányat az alábbiakban szemléltetünk.

(a) Folyadékkristályos kijelzők

A folyadékkristályok már évek óta fontos szerepet játszanak életünkben az információs kijelzők különböző formáiban, pl. a számológépekben. Kezdetben csak a világos és a sötét közötti különbségeket tudták megjeleníteni. Kiderült, hogy színezékek alkalmazásával ez a kontraszt növelhető, és színes képernyőket lehet előállítani. Ma már nagyrészt felváltották a hagyományos megjelenítési technológiákat, a fénykibocsátó diódákat és a katódsugárcsöveket. Az alkalmazott színezékeket kifejezetten úgy tervezték, hogy a folyadékkristály-molekulákkal együtt változtassák az orientációt, és így nagyobb színintenzitást biztosítsanak. Ezeket a színezékeket dichroizmusnak nevezik.

(b) Lézerszínezékek

A lézer kifejezés egy rövidítés, amely a sugárzás stimulált emissziójával történő fényerősítésre utal.

Gyakran szervetlen lézereket használtak, de csak néhány kiválasztott hullámhosszon és nagyon keskeny sávban tudtak sugárzást előállítani. A színezékek használata lehetővé tette a fény előállítását a teljes spektrumban, a 320 és 1200 nm közötti hullámhossztól kezdve. A festéklézerek alkalmazásai közé tartozik a kommunikációs technológia és a mikrosebészet.

(c) Tintasugaras nyomtatás

A tintasugaras nyomtatás egy olyan, ütés nélküli technika, amellyel képeket lehet előállítani úgy, hogy kis tintacseppeket irányítanak – ideális esetben számítógépes vezérléssel – gyors egymásutánban egy hordozóra. Számos alkalmazást talált. Mivel a cseppek méretére vonatkozó követelmények miatt a jó felbontás elérése érdekében a pigmentekkel szemben a színezékek használatát részesítik előnyben. A cseppek kisebbek (a pigmentek hajlamosak eltömíteni a fúvókákat), a vizes oldhatóság pedig csökkenti a környezetterhelést és alacsonyan tartja az árat. A korai színezékek olyanok voltak, amelyeket már más iparágakban is használtak, de gyenge vízállóság jellemezte őket. Ez speciális színezékek és egyedi folyadékrendszerek kifejlesztéséhez vezetett. Ezeket a színezékeket úgy tervezték, hogy enyhén lúgos rendszerekben (pH 7,5-10) oldódjanak, amelyeket a papír vagy más hordozóanyag enyhén savas körülményei (pH 4,5-6,5) oldhatatlanná tesznek. Ez a technológia nagy hatással van a nagy volumenű ipari nyomtatásra a csomagolás, a textíliák, a falburkolatok és a reklámkijelzők esetében.

(d) Fotodinamikus terápia

Ez a rák kezelésére szolgáló kezelés, amely lézerfény, egy fényérzékenyítő vegyület (a festék) és molekuláris oxigén kombinációját használja. A festéket intravénásan adják be a betegnek, és idővel bejut a rákos sejtekbe. A sejtek lézerfénnyel történő besugárzása elindíthatja azok pusztulását.

A lézer kölcsönhatásba lép a festékkel, és gerjesztett állapotba segíti azt. Egy összetett folyamat révén gerjesztett (reaktívabb) oxigénmolekulák keletkeznek, amelyek reakcióba lépnek a sejtmembránban lévő fehérjék és lipidek telítetlen központjaival. Ezzel a kezelési módszerrel elkerülhető az invazív sebészeti beavatkozás.