في اللغة العربية الصِّبْغُ والصِّباغُ والصِّبْغةُ ما يُصْبَغُ به وتُلَوَّنُ به الثياب ، والجمع أَصْباغٌ وأَصْبِغةٌ.

والأصبغة هي مواد كيميائية عضوية قادرة على امتصاص وعكس الضوء بأطوال موجات انتقائية ضمن المجال المرئي للطيف الكهرمغناطيسي. والصباغ هومادة ملونة لها إلفة (Affinity) للمادة الملوَنة. يحتاج الصباغ إلى وسط سائل ليتمكن من الانتنطق إلى المادة الملوَنة، وقد يحتاج إلى مرسخ لوني (Mordant) لتحسين ثباتية اللون في الألياف المصبوغة. ينتج اللون من الصباغ، أوالخِضَاب، نتيجة امتصاصهم لبعض أطوال الموجات الضوئية. إذا الخُضُب (ج خضاب) بعكس الأصبغة بشكل عام، تنحل في الماء وليس لها أي إلفة للمواد المصبوغة.

أظهرت الدلائل الأثرية^{[ما هي؟]} استخدام الصباغة منذ أكثر من 5000 عام خصوصا في الهند والشرق الأوسط. تم الحصول على الاًصبغة في حينها من النباتات والحيوانات أوالفلزات بدون أومع تعديلات بسيطة. وقد كانت النباتات المصدر الأساسي للأصبغة واستخرجت من الجذور والثمر واللحاء والأوراق والخشب، ولكن القليل منها استخدم للإنتاج التجاري.

الملونات

المادة الملونة هي المادة التي تضفي لوناً دائماً على منتج ما نتيجة تأثير غير فيزيائي على هذا المنتج. وكانت أولى المواد الملوِّنة من أصل نباتي مثل النيلة الملوِّن الأزرق الغامق والكركم الملوِّن النارنجي البني، أومن أصل حيواني مثل سواد العاج. كما تم إنتاج الجزء الأعظم من المواد الملوِّنة الطبيعية اصطناعاً، وبذلك نشأ إطار المواد الملونة الاصطناعية.

والملوّنات تكون على هيئة أصباغ مخضّبات، وهي إما طبيعية موجودة في المادة (مثل الكلوروفيل في النبات)؛ أوتخلط بها ميكانيكياً (مثل المخضِّبات الجافة في ضروب الدهان)؛ أوتمنح اللون وهي في محلول للمنتَج (مثل الأصبغة العضوية للأنسجة). وفي الواقع يصعب وضع حد فاصل واضح بين الأصبغة وبين المخضّبات. ويُطبَّق مصطلح «الملوِّن» على الأبيض والأسود إضافة إلى الألوان الحقيقية. وتدعى الأجهزة التي تُستعمل في قياس اللون مقاييس اللون.

وليس بالضروري حتى تكون المادة الملوَّنة هي نفسها ملوِّنة بل قد تلوِّن مادة أخرى؛ وذلك بتثبتها على المادة المراد صبغها.

بنية الصباغ

إن بنى جزيئات الصباغ معقدة مقارنة مع بنى معظم المركبات العضوية المعروفة. ورغم هذه البنى المعقدة، فإن لبنى الأصبغة سمات عامة، فمعظم جزيئات الصباغ تحتوي عدد من الحلقات العطرية متصلة بنظام مترافق(conjugated system) هونظام لتتابع طويل متناوب للروابط الأحادية والثنائية بين ذرات الكربون وذرات أخرى.(مثال: C=C-C=C-C). يسمى هذا الترتيب حامل اللون أي الوحدة الحاملة للون. يلزم خمس أوست ذرات كربون مترابطة على الأقل في هذا النظام المترافق لكي تعطي لونًا.قد يكون إرتباط الإلكترونات في النظام المترافق ضعيفًا بحيث يستطيع الضوء الساقط حتى يحفز هذه الإلكترونات، ويعطيها الطاقة اللازمة لتقفز من مستوي طاقي إلى آخر، مما يعني امتصاص بعض أطوال موجات الضوء الساقط. المهم حتى مزيجًا من أطوال المواجات الباقية تنعكس معطية اللون.

كل صباغ يحتوي إذا على قسمين:

1. حامل اللون بالإنگليزية: Chromophores: وهوكما ذكرنا تعبير عن نظام مترافق، والجزيئات غير الحاوية على هذا القسم تكون عديمة اللون.
2. المِصباغ بالإنگليزية: Auxochromes: ويسمى أيضًا حاث الصبغ، ووظيفته تعزيز وتكثيف وتعميق اللون.

تخترق الأصبغة عادة الألياف إنطلاقا من حمام الصباغة وتبقى في الجزء غير البلوري (Amorphous area) داخل الألياف. تساهم المصابيغ (ج مِصباغ) في الامتصاص المتساوي للصباغ لأنها تزيد من انحلاليته. والمصابيغ تمكن أيضا من تشكيل قوى الترابط بين الصباغ والبوليمر في الألياف، فيحسن ثباتية اللون للمواد المصبوغة أوالمطبوعة. تظل الأصبغة داخل الليف بعمل الروابط الهيدروجينية، أوالروابط الشاردية، أوبعمل ميكانيكي. قلة من الأصبغة تتفاعل مع البوليمرات في الألياف لتشكل روابط تساهمية.

حجم جزيئات الأصبغة يلعب دورًا مهمًا في تحديد خصائصها خلال عملية الصباغة وفي مواصفات المنتج النهائي. فالأصبغة الصغيرة ذات ميل أكبر للإنتشار داخل الألياف. وحدثا كبر جزيء الصباغ، كان احتمالية بقاؤه داخل الألياف أكبر، أي تتحسن ثباتية الصباغ في الماء.

يمكن تشبيه الأصبغة بالشرائط الورقية. فهي ذات طول وعرض لكنها ذات ثخانة ضئيلة. هذه البنية الخطية والمتوزعة في نفس المستوى الفراغي تنفي وجود زمر كيميائية حجمية تساعد أوتمنع امتصاص الأصبغة داخل الألياف. هذا الشكل الخطي يساعد الصباغ على حتى يرصف نفسه بين جزيئات البوليمر في الألياف ويرتبط معها بروابط مختلفة. إذا ثباتية الأصبغة تعتمد على كثافة ونوع قوى الترابط مع الألياف.

أنواع الأصباغ

أصباغ طبيعية

ملوِّنات ذات أصل حيواني

تضم هذه المجموعة القُرْمُز الذي يعد أجود الملوِّنات الطبيعية. كان يستخلص قديماً بماء ساخن، وتُعهد الخلاصة المُلَوِّنة في الأسواق باسم أحمر قُرمُزية الصبار.

يأتي أحمر قرمزية الصبار من مستخلص يُحصل عليه بطبخ أجساد الحشرات الأنثى من أفراد فوق فصيلة القرمزيات وفوق فصيلة الأرْقيات التي هي فوق فصيلة من الحشرات صدريات الخرطوم عائدة إلى متماثلات الأجنحة. وهوحلول قليلاً في ماء بارد، وصبغه الرئيسي هوحمض القرمز. إذا ما عولج مستخلص القرمز بملح ألمنيوم ينتج أحمر القرمز الذي هومتمخلب لحمض الكرمينيك، وبالتحكم بنسبة حمض الكرمينيك يمكن الحصول على درجات لون صبغية تُعهد بالفريز أوالفراولة.

يستخدم هذا الملوِّن في حانوت الحلواني لتلوين الأشربة والحلوى والمربيات، وكذلك في المعلبات الغذائية (الكونسروة) النباتية، والبوظة، واللبنيات مثل اللبن والجبن الطازج، وفي منتجات اللحوم، وفي الأشربة. وتستخدم نسبة مهمة منه في صناعة مستحضرات التجميل، ولا تعهد له تأثيرات ضارة بالصحة.

أما الموناسكوس فهوملوِّن طبيعي من أصل حيواني (أصناف ميكروبيولوجية)، ولا يظهر في اللائحة الإيجابية للملوِّنات المسموح بها في الاتحاد الأوربي ولا في الولايات المتحدة. وقد استخدم مع ذلك في الشرق منذ مئات السنين استخداماً دوائياً أومن أجل تلوين النبيذ. ينموالموناسكوس على أرز الشرق منتجاً كتلة حمراء يمكن حتى تدمج في الأغذية كما هي، أوعلى شكل مسحوق مجفَّف، فتبدي درجات ألوان من الأصفر إلى الأحمر.

ملوِّنات ذات منشأ نباتي

تتشكل هذه المجموعة من سلسلة من المركبات منها الأنتوسيانين (التي هي من الصبغات النباتية الغليكوزيدية الذوّابة النسغية المسؤولة عن أغلب التلون القرمزي والأرجواني والبنفسجي الزاهي والأزرق في النباتات العليا)، والكراميل، وأشباه الكاروتن، وضروب الكلوروفيل، واليصفور، والكربون النباتي.

تنتمي ضروب الأنتوسيانين إلى صنف أشباه الفلافون، وهي صبغات حمراء اللون وبرتنطقية وزرقاء، حلولة في الماء وملوِّنة على نحوشديد، وهي على نحوعام مسؤولة عن ألوان العنب والفريز وثمرة توت السياج والتوت وضروب الخلنجيات التي لها أزهار ذات لون أبيض مخضر أووردي، والتفاح الوردي، والذرة البيضاء. إذا بالإمكان الحصول على الخلنجيات[ر] وعلى أي من النباتات السابقة لاستخدامها من أجل ملون غذائي، لكن هناك -لأسباب تجارية - مصادر أكثر استخداماً مثل قشرة العنب ومنتجات ثانوية أخرى من أجل صناعة عصير العنب والنبيذ.

تستخدم في الصناعة الغذائية منتجات حمضية مثل ضروب الهلام والمربيات، لكنها أقل من ذلك في منتجات اللحوم والألبان وصناعة الحلويات النباتية، وضروب النبيذ والكونسروة أومعلبات السمك.

ليست ضروب الأنتوسيانين مواد معروفة كلياً، وذلك لتنوعها الشديد ولأسباب أخرى، وقد غدت اليوم هدفاً لدراسات كثيرة؛ ومع ذلك فإن من المعروف أنه عندما يتناول الإنسان هذا النمط من الملوِّن فإن جزءاً كبيراً منه تخربه زمرة الجراثيم المعوية، وتحذف البقايا الممتصة عن طريق البول، وعلى نحوأساسي في الصفراء قبل حدوث بعض التحولات.

أما الكراميل فيمكن القول: إنه ملوِّن أكثر استخداماً في الصناعة الغذائية، وكان أول ملوِّن يستخدم في المشروبات الغولية، وهوأحد الملونات الأكثر استخداماً في مشروبات الكولا، وبتر الحلوى الدبقة، والبيرة، والمثلجات، والفواكة وضروب الحساء المحضَّرة، وشتى المنتَجات المختصة باللحوم.

كان الكراميل يصنع في بادئ الأمر بتسخين السكر؛ أما في الوقت الحاضر فيحصل عليه من كربوهيدرات[ر: السكريات] عدة مثل شراب الغلوكوز، ويُنتج هذا الملون أيضاً طبيعياً عندما يُطبخ لحم أويحمّص خبز أوقهوةٌ أورقاقات بطاطا. ومع حتى نصف مكونات الكراميل تقريباً هي سكاكر قابلة للتمثل، إلا حتى الكراميل لا يُعهد على نحودقيق؛ لأن مكوناته النوعية الأخرى قليلة الامتصاص في الأمعاء.

تؤلف الأصباغ الجزرانية مجموعةً واسعة من صبغات ذات لون أصفر وبرتنطقي توجد في الحمضيات والجزر والبندورة الحمراء والفلفل الأحمر والكزبرة والعصفر وصفار البيض وسمك التروتة وسمك سليمان والطحالب والخلائط الناتجة من صناعات الحمضيات وإن الصبغ الحاصل هنا هوصبغ أصفر اللون، وقد استخدم على نحورئيس في الخبازة والمنتجات اللبنية. ونبات البندورة Solanum lycopersicum استخدامه محدود بسبب رائحته الشديدة، والفليفلة الحمراء Capsicum annuum، يُستخرج منهما الكبسانتين (الخضاب الكاروتيني الأحمر اللون إلى القرمزي). كما يستخدم زيت الفليفلة منكهاً.

أما الگردينيا Gardenia، فهي شجرة من الفصيلة الفوية ذات أزهار ضخمة بيضاء شديدة الرائحة، يستخدم لونها في صناعة ضروب الكراميل، والمعجنات الغذائية، وتحضير بيوض السمك.

طُرحت منذ بعض الوقت فرضيةٌ مفادها حتى بتا الكاروتن ß carotene، أوبالأحرى الأغذية التي تحويه، قد يحدث لها تأثير حافظ تجاه بعض أنماط السرطان.

إن ضروب اليخضور (الكلوروفيل) هي أصبغة خضراء موجودة في نباتات الهجريب الضوئي، وقد استخدم اللون الأخضر في الفواكه والخضراوات دليلاً على الطزاجة وحالة النضج. ويضاف اليخضور على نحوعرضي إلى الزيوت وامن الممكن أنك والمثلجات والمشروبات المرطِّبة المنعشة، وإلى ضروب الحساء المحضَّرة والمنتجات اللبنية (الجبن والألبان).

أما الكركم Curcuma longa من الفصيلة الزنجبيلية فهوالتابل الأساسي في الكاري الذي هوخليط من التوابل النباتية التي تضم الكركم والكزبرة والقرفة والكمون والزنجبيل وحب الهال والفلفل الحريف (الأحمر) وفصوص القرنفل وجوزة الطيب، وتعطيه لونه الأصفر الشديد المتميز. ويستخدم أيضاً ملوِّناً للخردل، وفي تحضيرات من أجل ضروب الحساء والمرق، وهوفي بعض المنتجات المختصة باللحوم ملوِّن تقليدي أيضاً في منتجات لبنية مثل المثلجات (البوظة).

ومن الملوِّنات النباتية الأخرى الحِناء lawsonia، وهي شجيرة تنتج أوراقها ملوناً نباتياً. تعطي الحناء على نحوعام درجة لون ضارب إلى الحمرة، لكنها تعطي بمزجها بأعشاب أخرى عدداً لا يحصى من الألوان، وإذا أُحسن استعمالها فإنها تعطي لوناً جديداً وجميلاً لا يؤذي الشعر، إضافة إلى حتى استعمالها غير معقَّد.

أصباغ صناعية

وليم بركِن William Perkin مابين (1838-1907) أول من اصطنع مادة ملوِّنة عام 1856، إذ استحصل على الصباغ النهدي mauve مصادفة عندما كان يسعى إلى استحصال الكينين. ثم قام غيره باصطناع الكثير من الملوّنات الأخرى. واكتشف باير صيغة النيلة عام 1883.

أما حالياً فمعظم المواد الملوِّنة تُصطنع كيمياوياً؛ إذ تصطنع المواد الملوِّنة الطبيعية إضافة إلى الألوف من الملوِّنات الاصطناعية، حتى أصبح عدد المواد الملوِّنة التي تستعمل في الصناعة يتجاوز الألفي صنف.

وكان الألماني أوتونيكولاوس ويتOtto Nikolaus Witt ما بين (1853-1915) أول من اكتشف تأثير البنية على لون الجزيء [ر. الصباغ]. وقد بيَّن حتى المركبات التي لها في بنيتها زمر معينة تكون ملوَّنة. وتدعى هذه الزمر أوالمجموعات كروموفورات chromophores وتدعى المادة الملوَّنة كروموجين chromogen. والكروموفورات المهمة الشائعة هي: النتروزوNO−، النتروNO−، رابطة آزو−N2- بين زمرتين عطريتين، بنيات الكينونوئيد

والكيتونات الثنائية -CO-CO-، وزمر الكيتون غير المشبعة في المركبات الحلقية.

ولكي يقوم المركب بدور الصباغ ينبغي حتى يبقى الصباغ ثابتاً على النسيج ولوغُسل النسيج أوشُطِف؛ وليست جميع المواد الملوِّنة صباغات، فبعضها الذي يتميز بوجود بعض الزمر المستبدَلة والتي أطلق عليها «ويت» اسـمَ أكسـوكـرومـات auxochromes، تصبغ الصوف الحريـر مباشـرة والقطن في بعض الأحيان. والأُكسوكرومات الحقيقـية أسـاسـية[ر: الأسـس] basic وهي تشـمل NH2−، وNHR−، وNR2−، وبوجودها في الجزيء يصبح اللون أغمق، أما الأكسوكرومات الحمضية فتجعل اللون أفتح وهي SO2OH−، وCOOH−، وOH−. مثال ذلك صباغ الكريسوئيدين chrysoidine الذي صيغته C6H5NNC6H3(NH2)2 وهوينتج من اتحاد ملح كلوريد البنزِن ديازونيوم مع ميثيل فينيلين ديامين الذي ناتج اتحاده مع حمض كلور الماء C6H5NNC6H3(NH2)2.HCl يعمل ملوِّناً للألياف النسيجية القطنية والحريرية فيمنحها اللون النارنجي.

فالزمرتان NH2− في الديامين لهما خاصة جديدة، حيث نواتج التفاعل لها خاصة إنتاج أملاح ذوابة بالماء، إضافة إلى أنها يمكنها التثبت على الألياف النسيجية ما يؤدي إلى تلونها.

يمكن تصنيف الأصبغة حسب بنيتها الكيمياوية، إلا حتى الصبّاغ يصعب عليه، عملياً، الاعتماد على مثل هذا التصنيف، ومن الأسهل عليه تصنيفها وفقاً لطرائق استعمالها. كما جرت محاولات عديدة لتصنيف الأصبغة في «كتالوجات» خاصة وأعطيت للأصبغة أسماء تجارية خاصة لا علاقة لها ببنيتها الكيمياوية البتة، مثل »كتالوج« شولتز، فالمركب الذي سمِّي أسود الأليزارين، على سبيل المثال، غير مشتق من الأليزارون.

التصنيف الكيميائي والتصنيف التطبيقي

الصانعون يصنفون الأصبغة حسب قوامها وهجريبها الكيميائي الذي يشير أيضا إلى كيفية تصنيعها. فمثلاً، الأصبغة الآزوية تحتوي على زمرة واحدة أوأكثر من زمر الآزو(-N=N-). وأصبغة الأنتراكينون تتميز بحلقتين عطريتين متصلتين مع بعضهما عن طر يق زمرتي كربونيل (-CO-). جميع جزيء صباغي ضمن هذه التصنيفات الكيميائية له اسم نظامي.

الصباغين في معاملهم يفضلون استخدام التصنيف التطبيقي للأصبغة. فالأصبغة ذات التطبيق المشابه تصنف مع بعضها، بغض النظر عن بنيتها الكيميائية. إلى غير ذلك فإن جميع الأصبغة ضمن نفس التصنيف التطبيقي يفترض أن تصبغ مجموعة معينة من الألياف. فالأصبغة الآزوية وأصبغة الأنتراكينون يمكن حتى تتواجد في معظم التصنيفات التطبيقية.

تباع الأصبغة بشكل مسحوق أوبشكل حبيبات تجنبا لمشكلة غبار الصباغ الذي يمكنه حتى يلوث مساحة كبيرة وله مضاعفات على صحة العمال. ويمكن حتى تباع بشكل عجينة ذات أساس مائي ويكون هجريز الصباغ فيها أقل ولكنها أسهل إنحلالا في الماء. وهي تحتوي على كمية أقل من العناصر المشتتة.

مكونات الصباغ التجاري

قد تحتوي الأصبغة التجارية على عناصر أخرى مثل:

1. أملاح أونشاء
2. عامل تبليل (Wetting agents)
3. عامل مشتت (Dispersing agents)
4. شوائب خلال عملية التصنيع
5. عناصر ضد التغبير وهي تعبير عن مواد ذات قوام زيتي. (Anti-dusting agents)
6. محلول منظم للباهاء (Buffer solution)
7. عوامل مساعدة على الاستقرار (Stabilisers)
8. الصباغ

اختيار الصباغ

1. حسب نوع ألياف المادة النسيجية
2. شكل المادة النسيجية ودرجة التجانس اللوني المطلوبة، فصباغة الألياف لا بحاجة إلى تجانس عالي لأنها ستختلط في العمليات اللاحقة.
3. خصائص الثباتية المطلوبة.
4. طريقة الصباغة المعتمدة.
5. الكلفة الكلية.
6. الآلات المتوفرة.
7. اللون الذي يطلبه الزبون.

مراجع