رنگزای نیل

رنگزای نیل
	دیگر نام‌ها 22'-Bis(23-dihydro-3- oxoindolyliden) Indigotin
شناساگرها
شماره ثبت سی‌ای‌اس	482-89-3
کم‌اسپایدر	4477009
UNII	1G5BK41P4F
ChEMBL	CHEMBL599552
شمارهٔ آرتی‌ئی‌سی‌اس	DU2988400
جی‌مول-تصاویر سه بعدی	Image 1
	SMILES c1ccc2c(c1)C(=O)/C(=C\3/C(=O)c4ccccc4N3)/N2 ;
	InChI InChI=1S/C16H10N2O2/c19-15-9-5-1-3-7-11(9)17-13(15)14-16(20)10-6-2-4-8-12(10)18-14/h1-8,17-18H/b14-13+ ; Key: COHYTHOBJLSHDF-BUHFOSPRSA-N InChI=1/C16H10N2O2/c19-15-9-5-1-3-7-11(9)17-13(15)14-16(20)10-6-2-4-8-12(10)18-14/h1-8,17-18H/b14-13+; Key: COHYTHOBJLSHDF-BUHFOSPRBQ;
خصوصیات
فرمول مولکولی	C16H10N2O2
جرم مولی	262.27 g/mol
شکل ظاهری	dark blue crystalline powder
چگالی	1.199 g/cm3
دمای جوش	decomposes
انحلال‌پذیری در آب	10g/L (at 25C)
خطرات
طبقه‌بندی ئی‌یو	207-586-9
کدهای ایمنی	R36/37/38
شماره‌های نگهداری	S26-S۳۶
ترکیبات مرتبط
ترکیبات مرتبط	ایندوکسیل; ارغوانی صوری; ایندیکان
	به استثنای جایی که اشاره شده‌است در غیر این صورت، داده‌ها برای مواد به وضعیت استانداردشان داده شده‌اند (در 25 °C (۷۷ °F)، ۱۰۰ kPa)
	(بررسی) (چیست: /؟)
	Infobox references

رزدانه نیل (به انگلیسی: Indigo dye) یک نوع آمیزه طبیعیِ آلی با رنگ آبی خاص (نیلی) است. در گذشته، نیل به صورت طبیعی از گیاهان گرفته می‌شد و این فرایند از نظر اقتصادی بسیار مهم بود، چرا که رنگ آبی بسیار کمیاب بود. اما امروزه، هزاران تن نیل که سالانه تولید می‌شود، به صورت مصنوعی به دست می‌آید. رنگ آبی شلوارهای جین از نیل است.

مصارف

اولین استفادهٔ نیل برای رنگ کردن بافته‌های پنبه‌ای بود که برای تولید پارچه‌های دنیم شلوارهای جین استفاده می‌شدند. تقریباً هر شلوار جین به ۳ تا ۱۲ گرم نیل برای رنگرزی احتیاج دارد. برای رنگ کردن پشم و ابریشم از مقادیر خیلی کمی استفاده می‌شود. ایندیگو کارمین یا ایندیگوتین، یک مشتق از نیل است که برای رنگرزی استفاده می‌شود که تقریباً سالانه ۲۰ میلیون کیلوگرم از آن تولید می‌شود که استفاده عمده آن در شلوارهای جین است. همچنین به عنوان رنگ خوراکی نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد که در آمریکا به نام اف.دی.سی.بلو۲ و در اروپا به نام ای۱۳۲ معروف است.

نیل طبیعی

منابع گیاهی

در طول تاریخ، از گیاهان گوناگونی برای به دست آوردن نیل استفاده شده‌است، اما بیشترین مقدار به‌دست آمده از گونه ایندیگوفرا بوده که بومی مناطق استوایی است. اولین گونه نیل تولیدی در آسیا، نیل واقعی بود (ایندیگوفرا تینکتوریا که به نام ایندیگوفرا سوماترانا هم مشهور است). یک نمونه مشابه مورد استفاده در مناطق خنک‌تر نزدیک استوا، مانند جزایر ریوکیو ژاپن و تایوان، استروبیلانتس کیوسیا(リュウキュウアイ) بوده‌است. در آمریکای مرکزی و جنوبی، دو گونهٔ ایندیگوفرا سافروتیکوسا (آنیل) و ایندیگوفرا آرکتا (ناتال ایندیگو) مهم‌ترین گونه‌های مورد استفاده بودند. همچنین در مناطق معتدل‌تر، نیل را از گیاهی به اسم وسمه (ایساتیس تینکتوریا)و دایرز ناتوید (پلی‌گنوم تینکتروم) استفاده می‌شد که این گونه‌ها بیشترین مقدار رنگ را نیز تولید می‌کردند.

استخراج

گیاهان رنگزا حاوی نیل نیستند بلکه حاوی ایندیکان پیش‌ساز رزدانه نیل هستند، یک مشتق بی‌رنگ و محلول در آب که در برگ‌های گونه‌های مختلف ‌گیاهان سرده نیل با درصدهای متفاوتی از 0.2 تا 0.8 درصد یافت می‌شود. .ایندیکان به آسانی هیدرولیز می‌شود و بِتادی‌گلوکوز و ایندوکسیل آزاد می‌کند. با قرار گرفتن در معرض هوا و اکسید شدن، ایندوکسیل به رزدانه نیل (ایندیگو) تبدیل می‌شود.

در فرایند هوادهی و اکسیداسیون دو مولکول ایندوکسیل ترکیب می‌شوند و مولکولی از ایندول را تشکیل می‌دهند. از آنجایی که نیل بسیار کم در آب حل می‌شود، ته‌نشین می‌شود. پس از جدا شدن، سود سوزآور به آن اضافه می‌کنند و در قالب ریخته و به قطعات کوچکتر برش ‌می‌زنند که به آن کیک نیل می‌گویند یا به صورت کلوخه های بی‌شکل خرد می‌کنند و در آفتاب خشک می‌کنند. پس از خشک شدن را آسیاب می کنند تا رزدانه نیل به دست آید. نیل را می توان از گیاه وسمه (ایساتیس تینکتوریا) که در اروپا یافت می‌شود نیز به دست آورد.

استخراج سنتی نیل در هندوستان در کنار مزارعی که اصطلاحاً مزارع نیل نامیده می‌شود، صورت می‌گیرد. استخراج در دو حوض در ارتفاعات مختلف انجام می‌‌شود. پشته‌های گیاه نیلِ تازه برداشت‌شده را در حوض اول که در ارتفاع بالاتری ساخته شده تلنبار می‌کنند و روی آنها آب می‌ریزند و با کمک تیرهای چوبی و سنگ، فشرده می‌سازند تا کاملاً زیر آب بمانند. در این حوض و در دمای بالای محیط ایندیکان شروع به تخمیر می‌کند و به ایندوکسیل تبدیل می‌شود. ایندوکسیل در مخلوط، دیمر می‌شود و پس از 12 تا 15 ساعت، لوکو‌ایندیگوی زرد رنگ محلول در آب تولید می‌کند. وقتی تخمیر کامل شد، آب حوض اول حاوی ایندوکسیل به حوض دوم که در ارتفاع پایین‌تری نسبت به حوض اول قرار دارد، تخلیه می‌شود و به طور مکانیکی در آنجا هوادهی می‌شود. برای این کار، کارگران به داخل حوض می‌روند و با پا یا با چوب یا چیزی شبیه به آن برای وارد کردن هوا به درون محلول آبی ضربه می‌زنند. در اثر اکسیداسیون، نهایتاً رزدانه نیل حاصل می‌شود که پس از مدتی در ته حوض دوم رسوب می‌کند. سپس فیلتر شده و جوشانده می‌شود تا پس از آن آبگیری به صورت کیک فشرده در‌می‌آید و سپس به قطعات کوچکتر برش خورده و می‌گذارند تا خشک شود و در صورت نیاز به صورت پودر در می‌آورند. خلوص نیل به دست آمده از این طریق بین 15 تا 70 درصد است. سپس پودر با مواد مختلف دیگر مخلوط می شود تا سایه های مختلف آبی و بنفش تولید شود.

کشت

تقاضا برای نیل در قرن ۱۹ مرتبط با این واقعیت که در ۱۸۹۷، ۷۰۰۰ کیلومتر مربع، فقط در هند به کشت و زرع گیاهان تولیدکننده نیل اختصاص داده شده بود، برای مقایسه، مساحت کل کشور لوگزامبورگ ۲۵۸۶ کیلومتر مربع است. در ادبیات، داستان نیل‌دارپان، نوشتهٔ دیناباندها میترا دربارهٔ بردگی و سختی‌های زارعان نیل در هند است که نقش مهمی در قیام نیل بنگال در سال ۱۸۵۸ داشت که نیل‌بیدراها نام گرفت.

تاریخچه نیل طبیعی

نیل در هند که اولین مرکز تولید و پروش گسترده آن بود استفاده می‌شد. ایندیگوفرا تینکتوریا و خیلی از گونه‌های گیاهان نیل، بومی هند هستند. نیل به عنوان رنگ استفاده می‌شد و به یونان و روم راه پیدا کرد و جزو محصولات زینتی با ارزش قرار گرفت. نیل جزو قدیمی‌ترین رنگ‌هایی است که برای رنگرزی و چاپ مورد استفاده قرار می‌گرفت. خیلی از کشورهای آسیایی مانند هند، چین، ژاپن و دیگر کشورهای جنوب شرقی آسیا، قرن‌ها از نیل برای رنگرزی استفاده می‌کردند (رنگرزی ابریشم). این رنگ در تمدن‌های کهن، مثل بین‌النهرین، مصر، یونان، روم، بریتانیا، آمریکای مرکزی، پرو، ایران و آفریقا نیز شناخته شده بود.

اعتقاد بر این است که هند قدیمی‌ترین مرکز رنگرزی در دنیای کهن بوده‌است. هند نخستین تأمین‌کننده نیل اروپا در عصر روم و یونان بوده‌است. ارتباط هند با نیل، بازتابی بر کلمهٔ یونانی به معنی رنگرزی دارد، ایندیکون (ινδικόν, Indian). رومی‌ها با لاتین کردن آن را به ایندیکوم تبدیل کردند که در گویش ایتالیایی و سپس انگلیسی به واژه ایندیگو تبدیل شد.

در بین‌النهرین، روی یک کتیبه بابلی مربوط به قرن ۷ پیش از میلاد با خط میخی، دستورالعملی برای رنگرزی پشم وجود دارد که پشم لاجوردی رنگ با تکرار غوطه‌ور کردن و در معرض هوا قرار دادن پارچه به دست می‌آید. نیل از مهم‌ترین وارداتی بود که از هند انجام می‌شد. رومی‌ها از نیل به عنوان رنگ برای نقاشی و مواد دارویی و آرایشی استفاده می‌کردند. نیل از محصولات زینتی‌ای بود که توسط تاجرهای عربی به مناطق مدیترانه‌ای وارد می‌شد.

پیرمردی که عمامه با نیل رنگ شده بر سر دارد

در قرون وسطا، نیل به یک کالای نایاب در اروپا تبدیل شده بود و موجب جایگزینی گیاه وسمه برای رنگرزی شد. اواخر قرن ۱۵ میلادی، کاشف پرتقالی، واسکو داگاما یک مسیر به سوی هند کشف کرد که موجب برقراری تجارت مستقیم با هند، جزایر ملوک، چین و ژاپن شد. این امر موجب رهایی از عوارض سنگینی شد که از سوی دلال‌های ایران، شام و یونان بر آن‌ها تحمیل می‌شد و مسیر طولانی و خطرناکی که قبلاً مورد استفاده بود را تغییر داد. بنابراین واردات و استفاده از نیل در اروپا به‌طور چشمگیری افزایش یافت. بیشتر این واردات از بندرهای پرتقال، هلند و انگلیس انجام می‌شد. اسپانیا نیز این رنگ را از مستعمره‌های خود در آمریکای جنوبی وارد می‌کرد. کشت و زرع وسیعی توسط قدرت‌های اروپایی در نواحی استوایی انجام شد که اکثر آن در جاماییکا و کارولینای جنوبی، با بیشترین نیروی کار از برده‌های آفریقایی و آمریکایی-آفریقایی انجام می‌شد. زراعت نیل در جزایر ویرجین نیز رونق گرفت. هرچند در قرن ۱۶ میلادی، فرانسه و آلمان، واردات نیل را برای حمایت از صنایع رنگ وسمه بومی، ممنوع اعلام کردند.

نیل، مبدأ و اساس پارچه‌های سنتی سراسر غرب آفریقا بود. از کوچ‌نشین‌های طوارقی صحرای بزرگ آفریقا تا کامرون، لباس‌های نیلی نشانهٔ ثروتمندی بودند. در بیشتر مناطق، زن‌ها لباس‌ها را رنگرزی می‌کردند. یوروباهای نیجریه و مالی‌ها به‌خاطر مهارتشان در رنگرزی معروف بودند. در میان مردهای رنگرز هاوسایی، کار کردن در دخمه‌های رنگرزی، بنیاد ثروت شهر باستانی کانو بوده و هم‌اکنون نیز در حال تجارت در همان دخمه‌ها دیده می‌شوند.

در ژاپن، نیل در دورهٔ ادو اهمیت خاصی پیدا کرد، زیرا استفاده از ابریشم ممنوع بود و ژاپنی‌ها دست به واردات و زراعت پنبه زده بودند. رنگ کردن پنبه با رنگی به غیر از نیل بسیار دشوار بود. حتی امروزه هم نیل به عنوان رنگی برای کیمونوهای تابستانی یوکاتا، به عنوان پوششی سنتی، یادآور طبیعت و آبی دریا است. در مستعمره‌های آمریکای شمالی، سه گونه، اهمیت تجاری خاصی داشتند: گونهٔ بومی ایندیگوفرا کارولینیانا و مرسوم شدن ایندیگوفرا تینکتوریا و ایندیگوفرا سافروتیکوسا.

نیوتن در ۱۶۷۵، از نیلی برای شرح یکی از دو رنگ جدیدی که به پنج رنگ نامگذاری شده در رنگین‌کمان اضافه کرد، استفاده کرد.

نیل به دلیل ارزش بالایی که به عنوان یک کالای تجاری پیدا کرده بود، طلای آبی نام گرفته بود.

مبدأ تولید نیل مصنوعی

Indigo, *historical dye collection of the Technical University of Dresden, Germany*

در ۱۸۹۷، ۱۹۰۰۰ تن نیل از منابع طبیعی تولید شده بود. به دلیل پیشرفت‌های عظیم در شیمی آلی، تا سال ۱۹۱۴ تولید منابع طبیعی تا ۱۰۰۰ تن کاهش یافت. این پیشرفتها را می‌توان از جایی دنبال کرد که در ۱۸۶۵ وقتی شیمی‌دان آلمانی، آدولف ون‌بایر شروع به کار بر روی تولید نیل کرد. وی اولین تولید نیل مصنوعی را در ۱۸۷۸ از (ایساتین) و دومین تولید خود را در ۱۸۸۰ از (۲-نیتروبنزال‌دی‌هاید) انجام داد. تولید نیل غیرممکن ماند و تلاش برای یافتن موادی برای شروع دوباره در کمپانی‌هایی نظیر بی ای اس اف ادامه داشت. تولید (۲-ان-کربوزیفنیل گلیسین) از آنالین، جریان اقتصادی جدیدی را به راه انداخت. تولیدات تجاری‌ آن توسط کارخانه بی ای اس اف راه اندازی شد که در ۱۸۹۷ مورد استفاده بود. در سال ۲۰۰۲، ۱۷۰۰۰ تن نیل مصنوعی در سراسر دنیا تولید شد.

توسعه تکنولوژی رنگرزی

نیل سفید

نیل رنگ چالش برانگیزی است زیرا در آب قابل حل نیست و برای حل این مشکل باید دستخوش تغییرات شیمیایی احیا یا اکسایش و کاهش شود. احیا، نیل را به نیل سفید تبدیل می‌کند. وقتی که پارچهٔ غوطه‌ور از حمام رنگرزی خارج شود، نیل سفید به سرعت با اکسیژن ترکیب می‌شود و تبدیل به نیل غیرمحلول و نیلی رنگ می‌شود. وقتی که این روش در اروپا در دسترس قرار گرفت، به دلیل این خاصیت ممتاز، اکثر رنگرزها و چاپچی‌ها را به خود جلب کرد. این روش هچنین نیازمند روش‌های شیمیایی زیادی بود که در بعضی موارد از مواد شیمیایی سمی استفاده می‌شد که موجب آسیب دیدگی کارگرها می‌شد.

یک روش غیرصنعتی برای به‌دست آوردن نیل سفید که در اروپا استفاده می‌شد، حل کردن نیل در اوره کهنه بوده‌است. همچنین یک عامل شیمیایی ساده‌تر برای احیا، روی است. یک روش غیر صنعتی دیگر که در ژاپن استفاده می‌شد که نیل را در خمره‌هایی گرم نگه می‌داشتند تا عمل تخمیر توسط باکتری‌های گرمادوست بر روی آن انجام شود. بعضی گونه‌های باکتری با اعمال گوارشی خود، هیدروژن تولید می‌کنند، که نیل غیر محلول را به نیل سفید محلول تبدیل می‌کند. رنگرزی خمی به صورت شیبوری (رنگرزی گره‌ای)، کاسوری، کاتازومه و تسوتسوگاکی انجام می‌شد.

چاپ مستقیم

دو روش برای به‌کارگیری مستقیم نیل در انگلیس در قرن ۱۸ میلادی ابداع شد و تا قرن ۱۹ مورد استفاده قرار می‌گرفت. روش اول قلم آبی نام داشت، زیرا معمولاً به وسیله قلم یا برس انجام می‌شد و ته‌رنگ‌های تیره‌ای به وجود می‌آورد. برای این روش، آرسنیک تری‌سولفید و ماده‌ای غلیظ‌کننده به خمرهٔ نیل اضافه می‌کردند. آرسنیک عمل اکسایش نیل را به مقدار لازم به تأخیر می‌انداخت تا بتوان روی پارچه نقاشی کرد. روش دوم که به دلیل شباهت به رنگ آبی و سفید ظروف چینی پروسلین، آبی چینی نام گرفته بود. در این روش به جای استفاده مستقیم از حلال در نیل، حلال در این فرایند درون پارچه قرار می‌گرفت. نیل در حمامی از محلول آهن(۲) سولفات غوطه‌ور می‌شد تا بعد از اکسایش، احیا شود. با روش آبی چینی، طراح‌های ظریفی را به‌وجود می‌آوردند، اما آبی تیره‌ای که با روش قلم آبی به دست می‌آمد را نمی‌توانست تولید کند.

حدود سال ۱۸۸۰، فرایند گلوکوز به وجود آمد که چاپ مستقیم نیل بر روی پارچه و رنگ آبی تیره‌ای را که با آبی چینی به دست نمی‌آمد خیلی ارزان میسر کرد.

از سال ۲۰۰۴، نیل خشک انجمادی یا نیل فوری در دسترس قرار گرفت. در این روش، نیل قبلاً به حالت محلول، سپس بلورهای خشک انجمادی تبدیل شده‌است. پس از اضافه کردن بلورها به آب گرم، حمام رنگرزی آماده می‌شود، اما نیاز به مراقبت‌های لازم است که اکسیژن به آن وارد نشود. نیل خشک انجمادی، به آسانی قابل استفاده است و تا زمانی که در مجاور رطوبت قرار نگرفته‌اند، قابل استفاده‌اند.

خواص شیمیایی

نیل به صورت پودر بلورهایی به رنگ آبی تیره است که در دمای ۳۹۰ تا ۳۹۲ درجه سانتیگراد، تصعید می‌شود. در آب، الکل و اتر غیر محلول است اما در دیمتیل سوفوکسید، کلروفرم، نیتروبنزین و اسید سولفوریک غلیظ به حالت محلول در می‌آید. فرمول شیمیایی نیل، C₁₆H₁₀N₂O₂ است.

ایمنی و محیط زیست

نیل از طریق تنفس مقدار مسمومیت خیلی پایینی دارد. متوسط دوز کشنده نیل، ۵۰۰۰ میلی‌گرم بر کیلوگرم برای پستانداران است.

منابع

مشارکت‌کنندگان ویکی‌پدیا. «Indigo dye». در دانشنامهٔ ویکی‌پدیای انگلیسی.